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步进电机正反转及调速设计 渭南师范学院 物理与电气工程系 2008 级电气（1）班 摘要：本系统用 52 系列单片机和 LY-36 电机驱动芯片并加入了按钮来控制步进电机实现转向、转速等。系统中使用的四相步进电机，相应的驱动和控制电路对于其整体性能起着 非常重要的作用。经系统调试，能够很好的控制步进电机的正反转、加减速，从而达到预期目的。整个系统具有结构简单、可靠性高、成本低和实用性强等特点，具有较高的通用性和 应用推广价值。 关键词： 四相步进电机 52 单片机控制 YL-36 驱动电路 正反转 绪论 概述 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系统中，与其他类型的电机相比具有易于精确控制，无累积误差等优点。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，就驱动步进电机按设定的方向转一个固定的角度，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，利用其没有累积误差的特点，广泛应用于各种开环控制。 单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作 [1。] 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有 和硬盘作用相同的存储器件。 本文设计一种用 STC89C52 作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的步进电机控制系统。为使步进电机系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优， 根据系统的功能要求，通过单片机存储器、I/O 口、中断、键盘、LED 显示器的扩展来实现步进电机的启停、正反转、加减速等功能。 步进电机及单片机的发展趋势 步进电机的发展，将依赖于新型材料的应用、设计手段，以及与驱动技术的最佳匹配。随着自动控制技术、计算机网络通信技术在众多领域中的快速发展， 以及进一步数字化、智能化，步进电机将会在更深入广泛的领域中得意应用。电 力电子技术、高性能永磁材料的应用、优化的设计方案，驱动技术的提高都对步进电机的设计与发展产生了巨大的影响。 计算计技术在其发展过程中形成两个重要分支：通用计算机领域，现在以 PC 机为代表，着重发展海量高速数值运算技术，而其控制能力是有限的；嵌入式计算机领域，现在以单片机为代表，着重发展计算机的控制技术，而其计算机速度是有限的。在目前的许多实时工业控制和数据采集系统中，常常采用 PC 机做上位机和多个单片机做下位机的主从式系统。在主从分布式控制系统中，单片机主要完成实时数据采集，被采集数据经初步处理后通过串行口传送给主机。主机将从机发送来的数据进行处理后随时向用户提供各种统计报表和整个控制过程的具体数据。主机同时根据从从机接受的过程参数进行判断处理并给从机（单片机）发送各种控制命令[2]。它既利用了单片机的价格低，功能强，抗干扰能力强，温限宽和面向控制等优点，又利用 PC 操作系统的高级用户界面，多任务自动内存管理等特点。 单片机集成越来越多资源，内部存储日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，而且单片机抗干扰能力也越来越强，使它更加适合工业控制领域。 研究步进电机的意义 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。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。 系统总体方案介绍 设计一个基于 STC89C52 系列单片机控制的步进电机[3]，操作不同的按钮使步进电机作出相应的动作。使用五个按键，分别用来实现正反转、加减速、停止功能。 电源及时钟电路STC89C52复位电路 电源及时钟电路 STC89C52 复位电路 按键 p2.0-p2 .3 驱动电路 步进电机 设计方案与思路 图 1 单片机总体设计结构框图 对步进电动机的控制，接口采用软件控制步进电动机的旋转。步进电动机的驱动脉冲由 STC89C52 单片机的编程来实现，由 STC89C52 芯片的 P1.0、P1.1、 P1.2、P1.3 出发，驱动步进电动机的 A、B、C、D 相。由于步进电机的正常工作电压是 5V，故需要用反相器驱动。同时考虑到步进电机各相驱动电流较大，驱动电流的通断会造成电磁干扰，从而影响单片机的正常工作，因而输出通道要加光电隔离器，以隔断步进电机与 89C52 芯片控制电路的联系。另外电动机各相串限流电阻，以防止过大的电流流过线圈，造成电动机被烧。通过 89C52 芯片