单片机步进电机控制.docVIP

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目： 步进电机控制 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 09级检测一班 学 号： 090103020103 学生姓名： 杨 龙 指导教师： 孟 宗 教师职称： 副 教 授 目录 摘要 4 引言 4 第一章 步进电机的基本介绍 5 1.1步进电机控制工作原理 5 1.2结构 学 号 090103020103 学生姓名 杨龙 专业（班级） 09检测一班 设计题目 步进电机控制 设 计 技 术 参 数 完成基于单片机的步进电机控制系统，能够有效地对步进电机转速，方向的控制。 设 计 要 求 通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动芯片驱动步进电机，同时，用键盘来对电机的状态进行控制。 工 作 量 设计的内容满足课程设计的目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。 工 作 计 划 查阅资料进行设计准备，设计硬件电路，编制程序，验证设计，转写任务书。 参 考 资 料 1：单片微型计算机接口技术及应用 张淑清 国防工业出版社 2：单片机原理及应用技术 张淑清 国防工业出版社 3：单片机应用技术汇编 指导教师签字 孟 宗 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2012年 6 月 30 日 摘 要 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数 ， 而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角 。 这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速， 因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用软件延时来控制转速，通过送控制字的顺序来改变电机转，实现电机调速与正反转的功能。 本文的设计是通过8051单片机I/O口输出具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动芯片驱动步进电机；同时，用键盘来对电机的状态进行控制。 引 言 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。 结构 步进电机内部结构图 如图1所示，步进电机分为转子和定子两部分： 1. 定子：由硅钢片叠成的，定子上有6大磁极，每2个相对的磁极（Ｎ，S）组成一对，共有3对。定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。 0、1/3π、2/3π,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以π表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3π，C与齿3向右错开2/3π，A与齿5相对齐，（A就是A，齿5就是