【正文】 此次選用脈沖光電發(fā)生器作為速度反饋的測(cè)量元件，光電脈沖信號(hào)發(fā)生器將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移轉(zhuǎn)換成脈沖序列，通過(guò)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)器即可得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)字式反饋量。 其主要工作流程： 按鍵 S1 按下，設(shè)定增加速度值；按鍵 S2 按下，設(shè)定減少速度值；最后確定速度值后按下按鍵 S3 將速度值輸入單片機(jī)，后由單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器傳給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)按鍵對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的設(shè)定與控制。繞組 B 的過(guò)流保護(hù)電路如圖 10 所示。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制端內(nèi)部的電路形式（見(jiàn)圖 9）。根據(jù)面板上的提示及表格 ， 把驅(qū)動(dòng)器的輸出電流設(shè)定為電機(jī)的相電流，如果找不到與電機(jī)相電流完全相同的值，可以按最接近的值設(shè)定（電機(jī)運(yùn)行不會(huì)受影響）。電機(jī)，其細(xì)分步距角為 176。 SH2H057MM 型驅(qū)動(dòng)器撥位開(kāi)關(guān)的 13 位用于設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)，您只需根據(jù)面板上的提示設(shè)定即可。對(duì)于 42 型電機(jī)（如 42BYG00 42BYGH101），選用 DC24V；對(duì)于 57 型電機(jī)（如57BYG00 57BYG09 57BYG501），選擇為 24V40V 之間，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，可以選擇為較低的電源電壓；如果電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，可以選擇為較高的電源電壓。此信號(hào)用戶(hù)可選用，如果不需要 此功能，此端不接即可。此端為高電平時(shí)，電機(jī)一個(gè)轉(zhuǎn)向；此端為低電平時(shí)，電機(jī)為另一個(gè)轉(zhuǎn)向。 R R1_T e x t驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部公共陽(yáng)端 O P T O+驅(qū)動(dòng)器外部信號(hào)輸入端 圖 5 輸入信號(hào)接口電路 信號(hào)幅值 外接限流電阻 R 5V 不加 12V 680 24V 表 1 外接限流電阻 R CP 步進(jìn)脈沖信號(hào) CP 用于控制步進(jìn)電 機(jī)的位置和速度，也就是說(shuō)：驅(qū)動(dòng)器每接受一個(gè) CP 脈沖就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角， CP 脈沖的頻率改變則同時(shí)使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，控制 CP 脈沖的個(gè)數(shù)，則可以使步進(jìn)電機(jī)精確定位。 本文選擇與 23HS2020 兩相步進(jìn)電機(jī) 相匹配的 SH2H057M 型驅(qū)動(dòng)器 ，圖 5 為其 外觀圖 。 2)方向電平信號(hào) DIR：此信號(hào)決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。步進(jìn)電機(jī)的工作是通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在步進(jìn)電機(jī)的控制中，大部分的驅(qū)動(dòng)器都采用單脈沖控制模式，即方向模式，所以所有的驅(qū)動(dòng)器需要輸入脈沖信號(hào)和方向信號(hào)。故在本次設(shè)計(jì)中采用了 80C51 單片機(jī)。這樣一來(lái)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制就變得非常簡(jiǎn)單了。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電 流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。 (4)加減速升降頻控制技術(shù) 加減速升降頻控制是指步進(jìn)電機(jī)以較低的速度啟動(dòng)，通過(guò)逐漸加速達(dá)到較 高工作速度，然后穩(wěn)定運(yùn)行，停止時(shí)逐漸減速到較低速度，然后以低速停止。不足是：不能解決步進(jìn)電機(jī)本身所固有的低頻振動(dòng)問(wèn)題。缺點(diǎn)是：能量消耗大，電機(jī)低頻運(yùn)行不平穩(wěn)，噪聲較大，控制精度不夠高。因此通過(guò)控制脈沖有無(wú)，可控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止；通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)可控制電機(jī)位移量，達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；通過(guò)控制脈沖頻率可控制直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的；通過(guò)控制勵(lì)磁狀態(tài)改變的順序 ，可控制電機(jī)的運(yùn)行方向。直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)本體、直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制器是構(gòu)成直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)不可 分割的三大部分。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 溫度。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。 /176。 /176。 整步工作時(shí)為 176。 步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù) 電機(jī)固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。或 15176。 同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。獨(dú)立自行開(kāi)發(fā)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器即功率放大單元很難達(dá)到比較理想的要求，我們選用了合適的步進(jìn)電機(jī)和配套的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊。 綜合考慮步進(jìn)電機(jī)各種驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的利弊，結(jié)合步進(jìn)電機(jī)的工作特點(diǎn)， 功率放大是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。晶體管技術(shù)的應(yīng)用，使驅(qū)動(dòng)器向小型化前進(jìn)了一步。它是隨著計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，利用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或者線(xiàn)位移的電動(dòng)機(jī)。 2020 年 04 月 21 日 — 2020 年 05 月 10 日根據(jù)指導(dǎo)老師提出的定稿意見(jiàn)做最后的完善，檢查論文的格式和文字等細(xì)節(jié)，按照論文的統(tǒng)一格式排版并將最終的論文定稿 打印、裝訂，同時(shí)提交論文的電子版給老師，參加論文答辯。 2020 年 03 月 21 日 — 2020 年 03 月 25 日，開(kāi)始整篇論 文的設(shè)計(jì)工作，經(jīng)過(guò)多方面 查找資料，確定整篇論文的設(shè)計(jì)思路，并制定出設(shè)計(jì)方案。 2020 年 04 月 07 日 — 2020 年 4 月 20 日： 開(kāi)始整篇論文的設(shè)計(jì)整理以及論文細(xì)節(jié)上的充實(shí)、修改與完善。 2020 年 03 月 16 日 — 2020 年 03 月 20 日： 完成開(kāi)題報(bào)告，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下進(jìn)一步修改完善。利用驅(qū)動(dòng)器對(duì)單片機(jī)信號(hào)的功率放大作用，將單片機(jī)的信號(hào)傳遞到步進(jìn)電機(jī)。 ] 課題研究 的基本 內(nèi)容 ： a)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及選用 ； b) 單片機(jī)的選用與設(shè)計(jì) ； c)驅(qū)動(dòng)方案的選擇 ； d) 鍵盤(pán)與顯示的硬件連接與功能設(shè)定 ； e） 其他輔助器件的設(shè)計(jì) 。其中電動(dòng)機(jī)的控 制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制。無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還 是在日常生活中的家用電器 ,都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。 編號(hào) : 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題 目 基于 MCS51 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器 指導(dǎo)教師 孫秀云 學(xué)生姓名 張恒凱 學(xué) 號(hào) 202020702076 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機(jī)電工程系 （蓋章） 二 OO 八年五月二十三日 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 開(kāi)題報(bào)告書(shū) 2020 年 03 月 10 日 院（系） 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 姓 名 張恒凱 學(xué) 號(hào) 202020702076 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于 MCS51 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器 一、選題目的和意義 步進(jìn)電機(jī)是 電機(jī)家族中近年來(lái)發(fā)展較快、具有廣闊應(yīng)用前景的重要一 員，它能將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的微步直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 二、本選題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 在電氣時(shí)代的今天 ,電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近二十多年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化。 三、課題設(shè)計(jì)方案 [主要說(shuō)明：研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法。 在 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要使用了 單片機(jī)簡(jiǎn)便、高效 的有點(diǎn) ， 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用了 細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制技術(shù) ,選用 MCS51 單片機(jī)， SH2H057M 型驅(qū)動(dòng)器 以及光電脈沖發(fā)生器等設(shè)備。 ] 起止時(shí)間： 2020 年 02 月 25 日 — 2020 年 5 月 14 日 進(jìn)度安排： 2020 年 02 月 25 日 — 2020 年 3 月 15 日 ： 開(kāi)始著 手準(zhǔn)備開(kāi)題的有關(guān)資料，有不懂的問(wèn)題經(jīng)常和指導(dǎo)老師聯(lián)系請(qǐng)教。 21 2020 年 04 月 01 日 — 2020 年 04 月 06 日： 按照設(shè)計(jì)要求編寫(xiě)軟件程序。 2020 年 03 月 16 日 — 2020 年 03 月 20 日，完成開(kāi)題報(bào)告，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下進(jìn)一 步修改完善。 2020 年 04 月 07 日 — 2020 年 04 月 20 日開(kāi)始整篇論文的設(shè)計(jì)整理以及論文細(xì)節(jié)上的充實(shí)、修改與完善。 關(guān)鍵詞 ： MCS51 單片機(jī) ； 步進(jìn)電機(jī) ； 轉(zhuǎn)速控制 1 引言 步進(jìn)電機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)，是數(shù)字控制的一種執(zhí)行元件。因而步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器關(guān)系密切。開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制己成為運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展方向，因此對(duì)控制器也有更高的要求，比如從硬件上要能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置控制、速度控制，從軟件上配有功能完備的控制軟件，具有完善的運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)功能和軟件控制功能且能方便地與機(jī)床、機(jī)器人等設(shè)備聯(lián)接，能迅速地建立高層應(yīng)用程序與設(shè)備之間的控制以及測(cè)試數(shù)據(jù)交換等。因而不同的場(chǎng)合采取不同的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 。 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 176。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(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛 ,也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。 (表示半步工作時(shí)為 176。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為 176。、五相的為 176。 保持轉(zhuǎn)矩： 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn) 3%5%，且不累積。 ，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 本課題選擇 23HS2020 兩相步進(jìn)電