【正文】 linear displacement, and the output angle, speed and the number of the input pulses, the frequency has a strict synchronization relationship. Because of Stepper motor’s own characteristics, the specific application in favor of apparatus or equipment turn into miniaturization and make its cost into reduction. Therefore, it was widely used in many areas and developed continuously. This design uses 8bit MCU AT89S52 to control stepper motor, with the output of timing the square wave through I/O port as stepper motor control signals, and the signal driver stepper motor through the driver chip。其功能是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或直線位移，且其輸出轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速與輸 入 脈沖個數(shù)、頻率有著嚴(yán)格的同步關(guān)系。步進(jìn)電機(jī)由于其本身的特點，在具體的應(yīng)用中有利于裝置或設(shè)備的小型化和降低成本。 same time, to control the state of the motor with four keys and display the motor speed on LED indicator. KEY WORDS Stepper Motors MCU Drive Speed Governing 目 錄 中文摘要 .................................................................................................. I 英文摘要 ................................................................................................. II 1 緒論 ................................................................................................... 1 步進(jìn)電機(jī)及其發(fā)展 .................................................................... 1 步進(jìn)電機(jī)在我國的發(fā)展應(yīng)用及前景 .......................................... 1 本文研究內(nèi)容 ............................................................................ 3 2 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及特性 ................................................... 4 步進(jìn)電機(jī)的概念 ........................................................................ 4 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ..................................................... 4 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) ................................................................. 4 工作原理 ........................................................................... 4 步進(jìn)電機(jī)的特點 ........................................................................ 6 步進(jìn)電機(jī)的常用術(shù)語 ................................................................. 7 步進(jìn)電機(jī)的振蕩和失步 ............................................................. 8 振蕩 ................................................................................. 8 失步 ................................................................................. 9 阻尼方法 ................................................................................... 9 3 總體硬件設(shè)計 ................................................................................... 11 控制系統(tǒng)框圖 ........................................................................... 11 單片機(jī)最小系統(tǒng) ....................................................................... 11 時鐘電路 .......................................................................... 12 復(fù)位電路 .......................................................................... 13 顯示電路 .................................................................................. 14 按鍵控制電路 ........................................................................... 15 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 ................................................................... 16 4 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制原理 ............................................................. 18 單片機(jī)控制系統(tǒng)流程圖 ............................................................ 18 脈沖序列 .................................................................................. 18 脈沖序列的生成 ................................................................ 18 脈沖序列的分配 ................................................................ 19 步進(jìn)電機(jī)的運行控制 ................................................................ 20 步進(jìn)電機(jī)的速度控制 .......................................................... 20 步進(jìn)電機(jī)的方向控制 .......................................................... 21 步進(jìn)電機(jī)的位置控制 .......................................................... 22 步進(jìn)電機(jī)的加減速控制 ...................................................... 22 5 程序設(shè)計 ........................................................................................... 28 主程序設(shè)計 ............................................................................... 28 定時中斷設(shè)計 ........................................................................... 30 外部中斷設(shè)計 ........................................................................... 31 6 結(jié)論 .................................................................................................. 32 致謝 ........................................................................................................ 33 參考文獻(xiàn) ................................................................................................ 34 附錄 ........................................................................................................ 36 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計 1 1 緒論 步進(jìn)電機(jī)及其發(fā)展 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中的關(guān)鍵組件之一，是一種性能良好的數(shù)字執(zhí)行元件，隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)和自動控制技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中的普及與深入，步進(jìn)電機(jī)的需求量越來越大。在當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域，步進(jìn)電機(jī)無處不在，應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)器人、工業(yè)電子自動化設(shè)備、醫(yī)療器件、廣告器材、舞臺燈光設(shè)備、印刷設(shè)備、計算機(jī)外部應(yīng)用設(shè)備等等。 1950 年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。 我國步進(jìn)電機(jī)的研究及制造起始于本世界 50 年代后期，從 50 年代后期到 60 年代后期，主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)為研究一些裝置而使用或開發(fā)少量產(chǎn)品。 70 年代中期至 80 年代中期為成品發(fā)展階段，新品種高性能電動機(jī)不斷被開發(fā)。這就給用戶在產(chǎn)品選型和使用中造成許多麻煩。 圖 步進(jìn)電機(jī)的外觀圖 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計 3 本文研究內(nèi)容 本設(shè)計主要是研究基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制，采用單片機(jī) AT89S52 控制步進(jìn)電機(jī)在四相四拍工作方式下的啟?？刂?，正反轉(zhuǎn)控制和加減速控制，以實現(xiàn)基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速電路控制。通俗一點講：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 (即步進(jìn)角 )。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 (2)轉(zhuǎn)子：由軟磁材料制成，其外表面也均勻地分布著小齒 ， 與定子上的小齒相同，并且小齒的大小相同，間距相同。下面做詳細(xì)介紹。 圖 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開始時，開關(guān) Sb 接通電源， Sa、 Sc、 Sd 斷開， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。 這三種工作方式的區(qū)別，如下表所示： 表 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)三種工作方式的性能比較 工作方式 單四拍 雙四拍 八拍 步進(jìn)周期 T T T 每相通電時間 T 2T 3T 走齒周期 3T 3T 6T 相電流 小 較大 最大 高頻性能 差 較好 較好 轉(zhuǎn)矩 小 中 大 電磁阻尼 小 較大 較大 振蕩 容易 較容易 不容易 功耗 小 大 中 由表 可以看出這三種工作方式中， 八 拍的性能最好，單 四 拍的性能最差，因此，在步進(jìn)電機(jī)的控制應(yīng)用中，選擇合適的工作方式非常重要 [5]。 (3)步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。