【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)升降頻控制 摘 要 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)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(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為 100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 由于步進(jìn)電機(jī)是靠輸入脈沖來控制其運(yùn)轉(zhuǎn)的，本 文采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)將各種功能部件集成在一塊芯片上，可靠性和抗干擾能力比較強(qiáng)，其輸出的高低電平易于實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。采用單片機(jī)控制既能減少硬件開銷，也克服了硬件設(shè)計(jì)中一些元器件不能靈活變動和容易 變值的缺點(diǎn)。 大量實(shí)踐證明，對于不同功率的步進(jìn)電機(jī)，簡單統(tǒng)一的直線升頻技術(shù)，不能夠讓電機(jī)工作在最佳效率狀態(tài)下，本設(shè)計(jì)采用程序控制的指數(shù)曲線升降頻，能夠方便地與不同電機(jī)的機(jī)械特性很好地適配，減少電機(jī)升降頻所用的時間，提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計(jì)使用 AT89C51 單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號來控制 35BY48S03 型 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。在升降頻過程中， 我們專門設(shè)計(jì)了一個數(shù)據(jù)區(qū)，這個數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)確定了電機(jī)在升降頻過程中按指數(shù)曲線規(guī)律變化。我們改變電機(jī)時，只要根據(jù)電機(jī)的特性改變數(shù)據(jù)區(qū)的一些數(shù)據(jù)，即可使曲線很好的與電機(jī)適配。該方法能使電機(jī)以較高的效率運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 ：步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)，升降頻，步長 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II STEPER MOTOR FREQUENT MOVEMENT BASED ON MICROCONTROLLER UNIT CONTROL ABSTRACT Stepper motor is one kind transforms the electricity pulse as angular displacement39。s implementing agency. When stepper motor the driver to receive to a signal impulse, stepper motor on the actuation (to be called “step pitch angle” according to a hypothesis directional rotation fixed angle), its revolving is moves gradually by the fixed angle. May control the angular displacement through the steering impulse integer, thus achieves the accurate localization the goal。 Simultaneously may control the speed which and the acceleration through the steering impulse frequency the electrical machinery rotates, thus achieves the velocity modulation the goal. Stepper motor to be possible to take the special electrical machinery which one kind of control uses, uses it cumulative error (precision has not been 100%) the characteristic, widely applies in each kind of openloop control. Since stepping on the importation of electrical pulse is to control its functioning, the paper used to control the stepper motor SCM. SCM will all feature in an integrated chip, reliability and strong antiinterference capabilities, the output of the highlow easy to realize the stepper motor control. SCM control also used to reduce hardware costs, but also to overe some of the hardware design changes can not be flexible and easy to change parts of the shortings. The massive practices proved that Stepper motor regarding the high efficiency, the simple straight line rises the frequency technology, cannot let the electrical machinery work under the optimum efficiency condit ion, this article only then uses the curve line control the method, can reduce the electrical machinery to rise and fall the time which the frequency uses, raises electrical machinery39。s working efficiency, with electrical machinery39。s characteristic very 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III good adaptive. This design uses AT89C51 produce pulses to control 35BY48S03 type stepping motor running. In the process of lifting frequency， we designed a data area . the motor area in the lifting process of frequency changing regularity according to index curve by the data in the data. According to the characteristics of the data can make some data for different stepper motors， and well with the motor fit curve. This method can make the motor with high efficiency operation. KEY WORDS： stepper motor， microcontroller unit， frequent movements ， step 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 目 錄 前 言 .................................................1 第 1 章 步進(jìn)電機(jī)簡介 ....................................3 167。 步進(jìn)電機(jī)工作原理及分類 .................................. 3 167。 步進(jìn)電機(jī)的各種指標(biāo)術(shù)語 .................................. 4 167。 靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語 ...................................... 4 167。. 2 動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語 .................................... 4 167。 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的升降頻 ............................. 6 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路 .........................9 167。 單片機(jī)及其外圍 電路介紹 .................................. 9 167。 CPU 芯片 ........................................... 9 167。 控制鍵電路 ....................................... 11 167。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 ................................. 12 167。 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路圖 ............................ 13 第 3 章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................14 167。 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用流程圖 ............................ 14 167。 主流程圖 ......................................... 14 167。 升頻流程圖 ....................................... 14 167。 降頻流程圖 ....................................... 15 167。 走一步子程序流程圖 ............................... 16 167。 步進(jìn)電機(jī)數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)計(jì) ..................................... 16 167。 程序源代碼 .............................................. 19 結(jié) 論 ................................................24 參考文獻(xiàn) ..............................................25 致 謝 ................................................26 附 錄 1 ..............................................27 附 錄 2 ..............................................28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 外 文 材 料 譯 文 .....................................29 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增， 在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用 。 上個世紀(jì)就出現(xiàn)了步進(jìn)電動機(jī)，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動作原理和今天的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。到了 80 年代后，由于廉價的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動機(jī)的控制方式更加靈活多樣。原來的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。計(jì)算機(jī)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出電動機(jī)的潛力。因此，用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一 種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。經(jīng)過不斷改良，今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動作的靈活控制性場合步進(jìn)電機(jī)用得最多。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段，反應(yīng)式步進(jìn)電 機(jī)獲得最多的應(yīng)用。 本文第一章介紹了步進(jìn)電機(jī)的一些基本知識，包括步進(jìn)電機(jī)的分類，各種技術(shù)指標(biāo)和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動簡介，確定電機(jī)型號，介紹了如何用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的升降頻，說明了用軟件控制步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)越性。第二章確定硬件電路方案。介紹了單片機(jī)最小系統(tǒng)，鍵盤電路及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，給出了整體控制系統(tǒng)的硬件電路圖。第三章給出了軟件設(shè)計(jì)的程序流程圖，升頻和降頻數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)計(jì)方法和詳細(xì)的程序設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 大多控制系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)升降速控制一般不考慮電機(jī)及負(fù)載的個性統(tǒng)一采用慢速直線升頻，這樣不僅使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩性能不能夠很好的發(fā)揮，而且加長了步進(jìn)電機(jī)的升降時間，降低了加工效率。本文采用軟件控制的升降頻方法，設(shè)置一數(shù)據(jù)區(qū)描述電機(jī)的升降曲線，利用數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容可以方便更改的特性，針對不同的電機(jī)和負(fù)載，調(diào)試出最適配