【正文】 電機在大多數(shù)情況下采用開環(huán)運行的方式，它的主要運行性能完全依賴于驅(qū)動器、負(fù)載和電機本身。 （ 2）可以直接進行開環(huán)控制： 因為步距誤差不長期累積，可以不需要速度傳感器以及位置傳感器，就能以輸入的脈沖數(shù)量和頻率構(gòu)成具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)。s whole architecture, the design of hardware and software are introduced in detail. KEY WORDS: Microcontroller， SPWM， Hybrid stepper motor， Microstepping driver III 目 錄 1 緒論 步進電機概述 ....................................................................................................... 1 步進電機的特征 ................................................................................................... 1 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)概述 ....................................................................................... 2 課題研究的主要內(nèi)容 ........................................................................................... 3 2 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的方案論證 ....................................................................................... 5 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)簡介 ....................................................................................... 5 步進電機驅(qū)動器的特點 ....................................................................................... 5 混合式步進電機的驅(qū)動電路分類和性能比較 ................................................... 6 雙極性驅(qū)動器與單極性驅(qū)動器 ............................................................... 6 單電壓驅(qū)動方式 ....................................................................................... 8 高低壓驅(qū)動方式 ....................................................................................... 9 斬波恒流驅(qū)動 ......................................................................................... 10 方案的確定 ......................................................................................................... 11 3 混合式步進電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................................. 12 單片機最小系統(tǒng) .................................................................................................. 12 紅外遙控電路 ..................................................................................................... 13 紅外發(fā)射電路 ......................................................................................... 13 紅外接收電路 ......................................................................................... 15 LCD 顯示電路 ..................................................................................................... 15 雙機通訊 ............................................................................................................. 17 步進電機驅(qū)動部分 ............................................................................................. 17 單極性步進電機驅(qū)動 ............................................................................. 17 雙極性步進電機驅(qū)動 ............................................................................. 18 電源電路 ............................................................................................................. 19 4 軟件設(shè)計 ......................................................................................................................... 21 主機 LCD 顯示菜單程序 ................................................................................... 21 雙機通訊程序 ..................................................................................................... 22 下位機步進電機驅(qū)動程序 ................................................................................. 24 5 驅(qū)動器試驗結(jié)果 ............................................................................................................. 25 概述 ..................................................................................................................... 25 試驗內(nèi)容和結(jié)論 ................................................................................................. 25 總結(jié) ..................................................................................................................................... 27 致謝 ..................................................................................................................................... 28 參考文獻 ............................................................................................................................. 29 1 1 緒論 步進電機概述 步 進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或直線運動的執(zhí)行機構(gòu)，由步進電機及其功率驅(qū)動裝置構(gòu)成一個開環(huán)的定位運動系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ：單片機；正弦脈寬調(diào)制；混合式步進電機；細分驅(qū)動 II The Design of Stepper Motor Controller ABSTRACT In this paper, the working principle and configuration of threephase hybrid Stepper are introduced, then based on technologies such as stepper motor controller, PWM inverter and microcontroller. In the thesis, we develop a single chip puter based digital controlling system for a threephase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip puter and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system39。因為速度和輸入脈沖的頻率成正比，運轉(zhuǎn)速度可在相當(dāng)寬范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。 ○ 4 從應(yīng)用的角度來看，嚴(yán)重制約步進電機的兩個問題是失步和振蕩。當(dāng)脈沖頻率等于或者接近于電機的自由振蕩頻率時電機會出現(xiàn)嚴(yán)重的低頻共振，甚至失步導(dǎo)致無法工作。缺點是串接電阻將產(chǎn)生大量的熱，對驅(qū)動器的正常工作極其不利，尤其是在高頻工作時更加嚴(yán)重，因而它只適用于小功率或?qū)π阅苤笜?biāo)要求不高的步進電機驅(qū)動。這樣，繞組中的電流經(jīng)過若干個階梯上升到額定值，或以同樣的方式從額定值下降。采用了單排 6 鍵的鍵盤、液晶顯示芯片 ST7920，該芯片能自動完成對顯示的刷新，自帶有中文字庫，使用非常方便。通常，步進電機驅(qū)動器由邏輯控制電路、功率驅(qū)動電路、保護電路和電源組成。繞組通電時，電流上升受到限制，因此影響電機繞組電流的大小。當(dāng)其疊加結(jié)果使電機繞組兩端的電壓大大超過電源電壓時，使驅(qū)動器工作條件更為惡化。將電機繞組采取雙線并繞，一相繞組分成二相，其中之二正向通電，另一則反向通電，這樣可單極性供電而達到正、反向勵磁的目的 (圖 1)。電機的相數(shù)增多時， H橋式電路需要功率管數(shù)多的缺點較為突出，例如五相電機就需要 20 只功率管。當(dāng)電機高速運行時，流經(jīng)繞組的電流還未上升到額定電流就被關(guān)斷，相應(yīng)的平均電流減少而導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩下降。高低壓驅(qū)動的原理線路如圖 5 所示。當(dāng)達到所需要的電流時，由于取樣電阻的反饋作用，使繞組電流基本恒定，從而保證在很大的頻率范圍內(nèi)電動機的輸出轉(zhuǎn)矩基本恒定。在實際的步進電機驅(qū)動電路中考慮到成本和驅(qū)動電路精度要求的問題，雙極性步進電機采用 H 橋驅(qū)動，單極性步進電機采用分立元件構(gòu)成的驅(qū)動電路驅(qū)動。