【正文】 動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。這種電動機最初是作為一種低速驅(qū)動用的交流同步機設(shè)計的，后來發(fā)現(xiàn) 如果各相繞組通以脈沖電流，這種電動機也能做步進增量運動。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做得很小，但動態(tài)性能較差。 [11] 步進電機的特點 步進電機具有自身的特點，歸納起來有 : 可以用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價 ； 位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應，步距誤差不長期積累， 無刷，電機本體部件少，可靠性高 ； 易于啟動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，響應性也好 ； 停止時，可有自鎖能力 ； 步距角選擇范圍大，可在幾十角分至 180O 大范圍內(nèi)選擇。 第二章步進電機的概述，闡述步進電機的特點、分類和工作原理，為后面的硬件、軟件設(shè)計提供必須的理論基礎(chǔ)。 提高了電機的輸出轉(zhuǎn)矩 尤其是對三相反應式電機，其力矩比不細分時提高約 3040% 。 176。 /176。這樣基本上能解決振蕩問題，但仍然存在一些問題。 6 圖 15 高低壓驅(qū)動原理 如圖 15 所示， Th、 T1 分別為高壓管和低壓管， Vh、 V1 分別為高低壓電源，Ih、 I1 分別為高低端的脈沖信號。 單電壓驅(qū)動 5 圖 14 單電壓驅(qū)動原理圖 單電壓驅(qū)動是指在電機繞組工作過程中，只用一個方向電壓對繞組供電。 [4] 在我國，步進電動機的研究始于 1958 年，當時只有清華大學，華中理工大學等少數(shù)高等院校在從事這項工作。 單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。 圖 12 基于PLC 控制 步進 電機系統(tǒng)圖 基于 單片機控制手段 單片機在工業(yè)控制中以其高速、精準、成本低廉的特性得到了廣大工程設(shè)計者的青睞，近幾年，以單片機作為控制核心的工業(yè)控制系統(tǒng)不斷被開發(fā)和應用在工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域中，而以單片機作為核心的步進電機生產(chǎn)運行系統(tǒng)也成為了時下比較熱門的研究課題。通過 PLC 編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉(zhuǎn)角進而控制伺服機構(gòu)的進給量，同時通過編程控制脈沖頻率來控制步進電機的轉(zhuǎn)動速度，進而控制伺服機構(gòu)的進給速度。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細分，實現(xiàn)無級調(diào)速。近年來，控制技術(shù)、計算機技術(shù)及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，有力地推動了步進電機控制技術(shù)的進步，提高了步進電機運動控制裝置的應用水平。I 基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 步進電機是一種通過電脈沖信號控制相繞組電流實現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動的機電元件，與其他類型電機相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應用。 so me systems in the operation is not very convenient, do not have a strong interaction. So the research contents of this thesis is to design a set of hardware system is simple, economic, but the function is plete, strong adaptability, convenient operation, high reliability, can anically integrate electronic technology, single chip technology, motor control technology of stepping motor control syste m. This paper briefly describes the development of the scheme, the stepper motor applications, as well as the mon control system, driving te chnology is mon, but also analyzed the working principle of stepping motor, and then by the microcontroller. The hardware design scheme of the system, detailed design on the basis of each module the circuit, then expounds the stepping motor control soft ware development process. Keywords: stepper motor microcontroller watchdog driver technology III 目 錄 摘 要 .................................................................................................... I ABSTRAC............................................................................................. II 第 1 章 緒論 ..........................................................................................1 前言 ......................................................................................... 1 基于電子電路控制手段 ................................................. 1 基于 PLC/變頻器控制手段 ............................................ 2 基于單片機控制手段 ..................................................... 3 國內(nèi)外發(fā)展情況 ...................................................................... 4 步進電機驅(qū)動方式分類及比較 ............................................... 6 單電壓驅(qū)動 .................................................................... 6 高低壓驅(qū)動 .................................................................... 7 自激式恒電流斬波驅(qū)動 ................................................. 8 它激式恒電流斬波驅(qū)動 ................................................. 8 細分驅(qū)動 ........................................................................ 9 研究的目的和意義 .................................................................10 論文安排 ................................................................................. 11 第 2 章 步進電機概述 .........................................................................13 步進電機的特點 .....................................................................13 步進電機的分類 .....................................................................14 反應式步進電機 ...........................................................14 永磁式步進電機 ...........................................................14 混合式步進電機 ...........................................................14 步進電機的運行原理闡述 ......................................................15 第 3 章 步進電機控制系統(tǒng)概述 .........................................................17 步進電機控制系統(tǒng)簡介 ..........................................................17 本系統(tǒng)特點與功能 .................................................................20 本系統(tǒng)特點 ...................................................................20 系統(tǒng)功能 .......................................................................21 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .........................................................................22 系統(tǒng)組成 ................................................................................22 系統(tǒng)核心 —— AT89C51 單片機 ..............................................22 主要特性 ......................................................................23 管腳說明 ......................................................................23 振蕩器特性 ...................................................................25 芯片擦除 .......................................................................25 最小系統(tǒng) ......................................................................26 外圍電路設(shè)計 .........................................................................27 顯示電路 — LCD1602 ....................................................27 IV 鍵盤電路 .......................................................................34 看門狗復位電路 ...........................................................36 驅(qū)動電路 — L298N ........................................................38 電源電路 .......................................................................41 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .........................................................................43 系統(tǒng)軟件主流程圖 .................................................................43 系統(tǒng)初始化流程圖 .................................................................44 步進電機運行模塊主流程圖 ..................................................45 系統(tǒng)顯示流程圖 .......