步進電機畢業(yè)論文小型四相步進電機驅動

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1、微機原理與接口技術課程設計題目:小型四相步進電機驅動班級:機械類11206姓名:同組者:張文龍任夢靈黃運陳志超機械工程與自動化學院24基于單片機的步進電機升降頻控制摘要步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控

2、制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。由于步進電機是靠輸入脈沖來控制其運轉的，本文采用單片機來控制步進電機。單片機將各種功能部件集成在一塊芯片上，可靠性和抗干擾能力比較強，其輸出的高低電平易于實現(xiàn)對步進電機的控制。采用單片機控制既能減少硬件開銷，也克服了硬件設計中一些元器件不能靈活變動和容易變值的缺點。大量實踐證明，對于不同功率的步進電機，簡單統(tǒng)一的直線升頻技術，不能夠讓電機工作在最佳效率狀態(tài)下，本設計采用程序控制的指數(shù)曲線升降頻，能夠方便地與不同電機的機

3、械特性很好地適配，減少電機升降頻所用的時間，提高生產(chǎn)效率。本次設計使用AT89C51單片機產(chǎn)生脈沖信號來控制35BY48S03型步進電機的運行。在升降頻過程中，我們專門設計了一個數(shù)據(jù)區(qū)，這個數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)確定了電機在升降頻過程中按指數(shù)曲線規(guī)律變化。我們改變電機時，只要根據(jù)電機的特性改變數(shù)據(jù)區(qū)的一些數(shù)據(jù)，即可使曲線很好的與電機適配。該方法能使電機以較高的效率運行。關鍵詞：步進電機，單片機，升降頻，步長24目　錄前　言1第1章步進電機簡介3§1.1步進電機工作原理及分類3§1.2步進電機的各種指標術語4§

4、1.2.1靜態(tài)指標術語4§1.2.2動態(tài)指標及術語4§1.4單片機控制步進電機的升降頻6第2章步進電機控制系統(tǒng)硬件電路9§2.1單片機及其外圍電路介紹9§2.1.1CPU芯片9§2.1.2控制鍵電路11§2.1.3步進電機驅動電路12§2.2步進電機控制系統(tǒng)硬件電路圖13第3章步進電機控制系統(tǒng)軟件設計14§3.1步進電機控制系統(tǒng)應用流程圖14§3.1.1主流程圖14§3.1.2升頻流程圖14§3.1.3降頻流程圖15§3.1.4走一步子程序流程圖16§3.2步進電機數(shù)據(jù)區(qū)設計16§3.3程序源代碼19

5、24前　言步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，?廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用。上個世紀就出現(xiàn)了步進電動機，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，動作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉矩。到了80年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件

6、，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。計算機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。經(jīng)過不斷改良，今日步進電機已廣泛運用在需要高定位精度、高分解能、高響應性、信賴性等靈活控制性高的機械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進電機用得最多?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機、永磁

7、式步進電機、混合式步進電機和單相式步進電機等。其中反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉矩?，F(xiàn)階段，反應式步進電機獲得最多的應用。本文第一章介紹了步進電機的一些基本知識，包括步進電機的分類，各種技術指標和步進電機的驅動簡介，確定電機型號，介紹了如何用單片機控制步進電機的升降頻，說明了用軟件控制步進電機的優(yōu)越性。第二章確定硬件電路方案。介紹了單片機最小系統(tǒng)，鍵盤電路及步進電機驅動電路，給出了整體控制系統(tǒng)的硬件電路圖。第三章給出了軟件設計的程序流程圖，升頻和降頻

8、數(shù)據(jù)區(qū)設計方法和詳細的程序設計。24大多控制系統(tǒng)中的步進電機升降速控制一般不考慮電機及負載的個性統(tǒng)一采用慢速直線升頻，這樣不僅使電機的轉矩性能不能夠很好的發(fā)揮，而且加長了步進電機的升降時間，降低了加工效率。本文采用軟件控制的升降頻方法，設置一數(shù)據(jù)區(qū)描述電機的升降曲線，利用數(shù)據(jù)區(qū)內容可以方便更改的特性，針對不同的電機和負載，調試出最適配的曲線。使步進電機在最短的時間內以較大的輸出轉矩升到設定的速度，從而提高加工效率。第1章步進電機簡介§1.1步進電機工作原