基于單片機的步進電機

基于單片機的步進電機

控制系統(tǒng)設計1本設計的意義及內容步進電機概述論文結構單片機簡介控制系統(tǒng)系統(tǒng)設計2基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計1.本設計的意義及內容

現在步進電機已被廣泛使用，但步進電機不能像直流電機，交流電機在常規(guī)下使用，它必須有雙環(huán)型脈沖信號，功率驅動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此，設計步進電機具有現實意義和實用價值。本文通過MCS-51單片機對步進電機進行控制，主要介紹了步進電機驅動電路和LED顯示電路的設計，包括硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計，來實現步進電機的控制。系統(tǒng)為一自動控制系統(tǒng)，通過按鍵向單片機輸送控制信號，控制步進電機的轉速和方向，重點闡述了脈沖產生電路以及對速度和方向的控制，該系統(tǒng)具有成本低，控制方便的特點。

3基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計

2.步進電機概述

——步進電機分類徑向分相式：電機各相按圓周依次排列軸向分相式：電機各相按軸向依次排列按各相繞組分布

單定子式；雙定子式；三定子式；多定子式。按定轉子數伺服式：輸出力矩在幾百～幾KN.cm，只能驅動較小的負載，要與液壓扭矩放大器配用，才能驅動大負載。功率式：輸出力矩在5～50N.m以上，可以直接驅動大負載。

按輸出力矩的大小反應式：轉子無繞組，由被勵磁的定子繞組產生反應力矩實現步進運行。勵磁式：定、轉子均有勵磁繞組(或轉子用永久磁鋼制成)由電磁力矩實現步進運行。

按力矩產生的原理

具體類型

分類型式

4基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計

現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。1.永磁式步進電機永磁式步進電動機輸出力矩大，動態(tài)性能好，但步距角大。2.反應式步進電機反應式步進電動機結構簡單，生產成本低，步距角?。坏珓討B(tài)性能差。3.混合式步進電機混合式步進電動機綜合了反應式、永磁式步進電動機兩者的優(yōu)點，步距角小，輸出力矩大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進電動機。應用最為廣泛。綜合以上概述本設計選擇的混合式步進電機。5基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計步進電機概述

——工作原理開關SB接通電源,SA,SC,SD斷開,B相磁極和轉子0,3號齒對齊,同時轉子1,4號齒就和C.D相繞磁極產生錯齒,2,52號齒就和D,A相繞組磁極產生錯齒當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子會沿著A、B、C、D方向轉動。

6基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計

步進電機概述

——方向控制（1）換相順序的控制通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如，三相步進電機在單三拍的工作方式下，其各相通電順序為A→B→C→A，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A、B、C相的通斷。三相雙三拍的通電順序為AB→BC→CA→AB，三相六拍的通電順序為A→AB→B→BC→C→CA→A。

7基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計

步進電機概述

——方向控制（2）步進電機的換向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉。若步進電機的勵磁方式為三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。如果按反序通電換相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，則電機就反轉。8基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計

步進電機概述

——速度控制如果電機每轉動1圈需要脈沖數為：n=360/1.50=240,則每轉一圈要240個脈沖，若要求25轉/分，則每秒要產生脈沖數為：n1=25/60*240=100。為此我們得出轉速與每秒產生的脈沖個數關系為：N=V/60*240=4V式中V為要控制的速度，N為所需脈沖個數。

9基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計步進電機概述

——速度控制

本系統(tǒng)采用延時的方法來控制步進電機的速度10基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計步進電機的概述

——驅動元件

單片機AT89C51對四相步進電機進行控制時，需要通過I/O口輸出具有一定時序的方波作為步進電機的控制信號，但是僅靠該ＴＴＬ電平卻無法直接驅動電機，因此提出電機驅動芯片ULN2003.ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)11基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計12基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計4.控制系統(tǒng)

——驅動電路

13基于單片機的步電機控制系統(tǒng)設計3.單片機簡介單片機(MCU)是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。單片機是所有微處理機中性價比最