【正文】 ；定子控制繞組與永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相同，也是兩相集中繞組，每相繞組有兩對(duì)極，按 A→B→ （ A） → （ B） →A…的順序輪流通以正負(fù)脈沖；轉(zhuǎn)子中間為環(huán)形軸向磁化的永磁體，磁體兩端各套有一段開基于 PIC 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 5 有齒槽的鐵心，兩段齒心錯(cuò)開半個(gè)齒距，且轉(zhuǎn)子齒距與定 子小齒的齒距相等。若改變通電順序?yàn)?A→ C→ B→ A，則電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種控制方式成為三相單三拍。 下面以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，起典型結(jié)構(gòu)如圖 12 所示。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自于電磁力，在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行 推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率的位置即對(duì)齒的位置，并處于平衡狀態(tài)。定子由硅鋼片疊成。 5． 運(yùn)行頻率 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，控制脈沖頻率連續(xù)上升而維持不失步的最高頻率，稱為運(yùn)行頻率 。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的變化而變化 [5]。/176。/176。），即電機(jī)固有步距角。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步 距角的值，如本設(shè)計(jì)所選用的 KP39HM2025 型電機(jī)給出的值為 176。 3． 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的輸出轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)性能好 。 2． 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身 就是一個(gè)磁源。 基于 PIC 單片機(jī)的上述特點(diǎn)， 本設(shè)計(jì)采用 PIC16F877 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)核心 ，具體介紹了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，既包括硬件設(shè)計(jì)，也有具體的軟件實(shí)現(xiàn)。尤其在一些智能化要求較高的場合，用模擬芯片及信號(hào)發(fā)生器來控制步進(jìn)電機(jī)有一定的局限 [2]。它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，具有快速啟動(dòng)和停止的特點(diǎn)。用軟件代替脈沖分配器，達(dá)到了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。但是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)往往還是由專門的模擬芯片控制器或者信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，缺乏靈活性和可靠性。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能嚴(yán)格同步，能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)，因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換，速度控制和位置控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)采用 PIC 系列單片機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。 關(guān)鍵詞 :步進(jìn)電機(jī)； PIC 單片機(jī)； LCD II Abstract Stepper motor is a controldriven ponent which directly convert digital signal to angular displacement or linear displacement, with a rapid start and stop characteristics． The driving velocity of the stepper motor are strictly synchronous with instructions pulse, and can achieve positive and negative rotation and smooth speed adjustment, so it is widely used in digitaltoanalog converter, speed control and position control system． However, the driving signals of stepper motor are often generated by a special controller of analog chip or signal generator, it is lack of flexibility and reliability． Especially in some occasions of higher intelligence, using analog chips and signal generator to control the stepper motor has some limitations． Because of its singlechip highprecision pulse and relatively simple peripheral circuits, so stepper motor controllers based on singlechip are widely used in industrial applications． The design uses a PIC MCU as the core of stepper motor control system, and a control method of bination of software and hardware is realized． We choose software instead of the Pulse Distributor to achieve the best control of the stepper motor． Unipolar drive circuit is used for driving lowpower stepper motor, which is simple and really functional． LCD is used for dynamic displaying intuitively and clearly the state of the stepper motor． Keywords:Stepper motor； PIC Microcontroller； LCD 目 錄 摘要 .................................................................................................................................I Abstract ....................................................................................................................... II 緒論 ................................................................................................................................ 1 第一章 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理 ......................................................................................................2 一、步進(jìn)電機(jī)的分類和主要性能指標(biāo) .................................................................... 2 （一）步進(jìn)電機(jī)的分類 ......................................................................................... 2 （二）步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo) ......................................................................... 2 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ........................................................................ 3 （一）反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ..................................................... 3 （二）混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ..................................................... 4 （三） KP39M2025 型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式 ........................................ 5 （四）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速 ................................................................................. 6 三、 液晶顯示模塊 OCMJ48C ..................................................................................... 7 （一）帶有中文字庫圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應(yīng)用 ......................................... 7 （二） OCMJ48C 液晶顯示模塊的功能 .................................................................. 8 四 、 PIC 單片機(jī) ......................................................................................................... 8 （一） PIC 系列單片機(jī)的特點(diǎn) .............................................................................. 8 （二） PIC16F877 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) .......................................................................... 9 第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 12 一、控制系統(tǒng)總體概述 .......................................................................................... 12 二、控制系統(tǒng)的硬件電路 ...................................................................................... 12 （一）控制系統(tǒng)總體電路 ................................................................................... 12 （二）單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)接口驅(qū)動(dòng)電路 ........................................................... 14 （三）單片機(jī)與 LCD 顯示屏接口電路（ 8 位并行模式） ................................ 14 （四）單片機(jī)與鍵盤接口電路 ........................................................................... 15 三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選型 .......................................................................................... 16 四、開發(fā)平臺(tái) MPLAB ICD 簡介 .............................................................................. 16 第三章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 18 一、控制系統(tǒng)總流程圖 .......................................................................................... 18 二、系統(tǒng)監(jiān)控模塊 .................................................................................................. 18 （一）系統(tǒng)監(jiān)控模塊流程圖 ............................................................................... 18 （二）步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向設(shè)置子程序范例 ............................................................... 19 （三）步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置 ................................................................................... 20 三、鍵盤識(shí)別處理模塊 ...............................................................