基于51单片机的步进电机的控制设计.pdf

单片机应用系统设计报告 设计题目：步进电机控制器设计 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 2016 年 12 月 一、 设计要求及方案 1、设计要求 可以实现步进电机正转和反转控制及速度的控制， 同时实现步进电机步数的 控制。 2、设计方案 本次设计采用 AT89C51单片机控制一个四相步进电机。 单片机输出脉冲序列， 驱动步进电机转动；并设置开关、按键电路，来控制步进电机的 2 挡转速，即加 速、减速；以及步数的变化，即四拍驱动方式、八拍驱动方式，同时控制步进电 机的转动方向，即正转、反转。 设计方案总体框图： 单片机最小系统 AT89C51 单 单片机最小系统 步进电 机 片 开关、按键电路 机 二、 步进电机简介 1、步进电机工作原理 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。 当步进驱动器接收到一 个脉冲信 号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 ( 称为 “步距 角” ) ，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控 制角位移量， 从而达到准确定位的目的； 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机 转动的速度和加速度， 从而达到调速的目的。 步进电机可以作为一种控制用的特 种电机，利用其没有积累误差 ( 精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 步进电机是一种感应电机， 它的工作原理是利用电子电路， 将直流电变成分时供 电的，多相时序控制电流， 用这种电流为步进电机供电， 步进电机才能正常工作， 驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器。 虽然步进电机已被广泛地应 用，但步进电机并不能象普通的直流电机， 交流电机在常规下使用。 它必须由双 环形脉冲信号、 功率驱动电路等组成控制系统方可使用。 因此用好步进电机却非 易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行 元件，是机电一体化的关键产品之一 , 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着 微电子和计算机技术的发展， 步进电机的需求量与日俱增， 在各个国民经济领域 都有应用。 2、步进电机磁力方式选择 步进电机的励磁方式主要分为全步励磁和半步励磁两种， 其中全步励磁又有一相 励磁和二相励磁之分，半步励磁又称一 - 二相励磁。 一相励磁：在每一瞬间，步进电机只有一个线圈导通。每送出一个励磁信号，步 进电机旋转 1.8 °，这是三种励磁方式中最简单的一种。其特点是：精确度好、 消耗电力小，但输出转矩小，震动较大。 二相励磁：在每一瞬间，步进电机有两个线圈同时导通。每送一个励磁信号，步 进电机旋转 1.8 °。其特点是：输出转矩大，振动小。 一- 二相励磁：为一相励磁与二相励磁交替导通的方式。每送一个励磁信号，步 进电机旋转 0.9 °。其特点是：分辨率高，运转平滑。 本次设计，八拍驱动时采用一相励磁方式，四拍驱动时采用二相励磁方式。 八拍磁力顺序表： 时序 1 2 3 4 5 6