【正文】 基于 80C51 單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要本文介紹了基于 80C51 單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計。分別概括的介紹了單片機和步進電機以及步進電機的各種驅(qū)動方案；對一款四相步進電機以及 80C51 單片機的功能參數(shù)和一種驅(qū)動方式的優(yōu)點特點，以及其選擇原因進行了必要的說明；對基于 80C51 單片機的步進電機控制系統(tǒng)的原理進行了介紹；根據(jù) 80C51 單片機和步進電機的原理以及特點和參數(shù)選擇了其他元件，并且建立了相應(yīng)的電路圖；進行了必要的電路分析說明，并將這個電路圖制作成型，使其工作，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，加速減速等功能。關(guān)鍵詞： 80C51 單片機；步進電機；驅(qū)動；控制SINGLE CHIP MICROCOMPUTERBASED DRIVING of STEPPING MOTORABSTRACTThis paper introduces based on the 80C51 monolithic stepping motor control system design. In this paper, the characters of microputer of respectively and stepping motor and all kinds of stepping motor driver project。 For a four phase stepping motor and the 80C51 monolithic function parameters and a driving way, as well as the characteristics of the advantages of the necessary choice reason that。 Based on 80C51 stepping motor control system are introduced, the principle of According to the 80C51 single chip microputer and the step motor principle and characteristic parameter choice and other ponents, and establishes the circuit diagram。 At last I have maken the necessary cricuit analysis and pleted the production of molding with making the circuit to work, reverse, accelerate and decelerate . Keywords: 80C51 singlechip microputer。 Stepping motor。 Drive。Control目 錄第 1 章 前 言 ............................................................1 課題的背景 ..........................................................1 發(fā)展概況 ............................................................1 課題主要內(nèi)容 ........................................................1第 2 章 步進電機的基本原理、分類和選擇 ....................................2 步進電機的基本參數(shù) ..................................................2 步進電機的特點 ......................................................2 步進電機分類 .........................................................3 四相混合式步進電機的工作原理及工作方式 ...............................3 步進電機具體型號的選擇 ...............................................4第 3 章 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)及驅(qū)動接口選擇 ....................................6 單電壓功率驅(qū)動接口 ...................................................6 雙電壓功率驅(qū)動接口 ...................................................6 高低壓功率驅(qū)動接口 ...................................................7 斬波恒流功率驅(qū)動接口 .................................................8 集成功率驅(qū)動接口及驅(qū)動芯片的選擇 .....................................8第 4 章 驅(qū)動系統(tǒng)硬件組成及具體驅(qū)動方案分析 ...............................10 關(guān)于 80C51 單片機的介紹 .............................................10 驅(qū)動系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ....................................................13 驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動原理 ..................................................13 步進電機的控制信號 ..............................................13 控制信號功率的放大 ..............................................14 單片機控制信號的輸出和編程 ......................................15 驅(qū)動系統(tǒng)總電路電路及說明 ............................................18第 5 章 驅(qū)動系統(tǒng)硬件的焊接與調(diào)試 .........................................22 電路的焊接 ..........................................................22 電路的檢查與調(diào)試 ....................................................22第 6 章 結(jié) 論 ...........................................................25致 謝 ...................................................................26參考文獻 .................................................................27第 1 章 前 言 課題的背景步進電機是現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)中最早出現(xiàn)的執(zhí)行部件，其特點是可以將數(shù)字脈沖控制信號直接轉(zhuǎn)換為一定數(shù)值的機械角位移，并且能夠自動產(chǎn)生定位轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)軸鎖定。如果在機械結(jié)構(gòu)中再配以滾珠絲杠，那步進電機的高精度轉(zhuǎn)角就可以轉(zhuǎn)換為高精度直線位移，這在以精度為要求的現(xiàn)代機械控制中是極其重要的一點。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進電機作為一種控制用的特種電機，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、控制方便。尤其是步距值不受電壓、溫度的變化的影響、誤差不會長期積累的特點，給實際的應(yīng)用帶來了很大的方便。它廣泛用于消費類產(chǎn)品（打印機、照相機） 、工業(yè)控制（數(shù)控機床、工業(yè)機器人） 、醫(yī)療器械等機電產(chǎn)品中。研究步進電機的控制方法，對提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。為此，本文設(shè)計了一段步進電機驅(qū)動程序，可以實現(xiàn)對步進電機轉(zhuǎn)動速度，轉(zhuǎn)動方向。 發(fā)展概況雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 目前，生產(chǎn)步進電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。鑒于上述情況，本文決定以四相混合式步進電機為例敘述其基本工作原理及設(shè)計簡單的驅(qū)動程序。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。 課題主要內(nèi)容本課題將分析步進電機的工作原理，并簡單介紹其各種驅(qū)動方式。最后使用單片機以軟件方式配合有關(guān)芯片和電路元件驅(qū)動步進電機，通過 C 語言編程方法，對步進電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向等進行控制使其在一定范圍下運行，方便靈活地控制步進電機的運行狀態(tài)，以簡單的對步進電機的工作方式進行個性化制作，以滿足不同用戶的要2求。中間對可能發(fā)生的問題進行論述，并提出解決方法。最后對所完成的電路圖進行分析。第 2 章 步進電機的基本原理、分類和選擇步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)，當步進電機接收到一個脈沖信號，它就按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角” ）它的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差精度為 100%的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 步進電機的基本參數(shù)電機固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值,如 86BYG250A 型電機給出的值為 176。/176。(表示半步工作時為 176。 整步工作時為 176。)這個步距角可以稱之為“電機固有步距角”它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。步進電