【正文】 出版社，2007．[7] ，光盤革新的技術資料及網站資料．[8] 譚浩強．C程序設計［M］．北京：清華大學出版社，1998．[9] 錢平．伺服系統(tǒng)．北京：機械工業(yè)出版社，2005．[10] 周希章．電動機的起動制動和調速．北京：機械工業(yè)出版社．2001．[11] 孫建忠，白鳳仙．特種電機及其控制［M］．北京：中國水利水電出版社，2005．[12] 劉寶廷，程樹康．步進電動機及其驅動控制系統(tǒng)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1997．[13] 史敬灼．步進電動機伺服控制技術．北京：科學出版社，2006．[14] 敬嵐，朱海君等．步進電機控制系統(tǒng)的設計及其應用[J]．上海：核技術，2005．[15] 丁偉雄，楊定安．步進電機的控制原理及其片機控實現(xiàn)[J]．哈爾濱：煤礦機械，2002．[16] 高鵬．Prote199入門與提高[M]．北京：人民郵電出版社，2000．[17] Depenbrock . Selfcontrol(DSC) of inverterfed machine[J].IEEE Trans on PE, 1998. [18] Kavanagh R C. Improved Digital Tachometer with Reduced Sensitivity to Sensor Nonideality. IEEE , 2000. 附 錄一、英文原文Stepper Motor Brief IntroductionStepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agencies. Put it in simple languagespeaking: When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the step angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning。 (full step) the twophase hybrid stepping motor, if the breakdown of the breakdown of the number of drives for the 8, then the operation of the electrical pulse for each resolution of 176。設計過程中還得到了同學和其他朋友的大量幫助，可以說本次設計的順利圓滿完成是大家共同努力的結果，是和每個人的辛勤付出分不開的，這使我在過程中再次體會到集體力量的強大，認識到了團隊合作的重要性。在設計中電路設計不太完善，希望將來能夠得到圓滿的解決，電機的調速范圍不夠廣、結構較簡單、精確度不高等問題，今后還需要進一步改進。首先對74LS244進行初始化，設置顯示數(shù)據區(qū)第一個顯示燈上的數(shù)據為電機初始速度的設定，第二個顯示燈上的數(shù)是有電機后面的74LS244傳回的脈沖數(shù)進行計算得出實際轉速。當給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復位電路對系統(tǒng)進行上電復位系統(tǒng)經過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應的操作，當有按鍵按下的時候程序便調用并執(zhí)行相應的子程序先調用初始化子程序。④采用分散獨立功能模塊供電，在每塊系統(tǒng)功能模塊上用集成三端固定穩(wěn)壓器如7807817817915等穩(wěn)壓源，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。從而導致一系列嚴重的后果，同時，還把現(xiàn)場的高電壓設備與主機隔離，防止出現(xiàn)高頻干擾現(xiàn)象。 按鍵部分電路五、測速電路設計本次設計采用本實驗通過光電碼盤返回脈沖個數(shù)計算電機的實際轉速，每6秒掃描一次。鍵盤實質是一組按鍵開關的集合。整流輸出的電壓升高時，輸出的電流一面供給負載應用，一面給濾波電容充電。這里采用單相橋式不可控整流電路。其內部也有完善的保護電路。當陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平時則不點亮。LED數(shù)碼顯示器是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。光電編碼器的結構由光柵盤和光電檢測裝置組成，光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。 L298引腳圖L297加驅動器組成的步進電機控制電路具有以下優(yōu)點：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高體積小，軟件開發(fā)簡單。L297的芯片引腳特別緊湊，采用雙列直插20腳塑封封裝。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。PROMROMRAM89C524K1282321624低電壓AT89C52含E178。本設計是設計一款最小應用系統(tǒng)，最小應用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。因為步進電機轉矩的大小與繞組的電流成正比，所以電機低速運行時，電機能夠達到其額定轉矩，而在某一特定頻率以上運行時，繞組電流隨著頻率的提高逐漸下降，電機轉矩也相應逐漸減小，從而降低了高速運轉時帶負載能力。步進電機驅動系統(tǒng)的性能，與電機本身的性能也有關。步進電機控制器發(fā)出步進脈沖和方向信號，每發(fā)一個脈沖，步進電機驅動器驅動步進電機轉子旋轉一個步距角，即步進一步。較為理想的起動曲線，應是按指數(shù)規(guī)律起動。加速度太大，電機甚至不能克服慣性而失步，加速度太少，則完成指定的運動耗費時間太多。對步進電機四個繞組依次實現(xiàn)如下方式的循環(huán)通電控制，單四拍運行：正轉ABCD，反轉DCBA；雙四拍運行：正轉ABBCCDDA，反轉DCCBBAAD；八拍運行：正轉AABBBCCCDDDA，反轉DDCCCBBBAAAD。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉動。③混合式步進電機(Hybrid，簡稱HB)混合式步進電機綜合了反應式和永磁式兩者的優(yōu)點。按勵磁方式分類，可將步進電動機分為永磁式（PM）、反應式（VR）、混合式（HB）三類。在自動控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)中是應用廣泛的執(zhí)行元件。轉動的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，轉動的速度與脈沖頻率成正比，而轉動方向則與脈沖的順序有關。因此典型的步進電機驅動控制系統(tǒng)主要由三部分組成：步進控制器、驅動器(把控制器輸出的脈沖加以放大，來驅動步進電機)、步迸電機。由操作系統(tǒng)完成把操作者的操作轉化為運動控制系統(tǒng)能接受的電信號，運動控制系統(tǒng)隨之作出反應，完成規(guī)定動作。根據步進電機將電脈沖轉化為角位移的特點，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而精確地控制轉動角度。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。隨著近年來大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及各種單片機的迅速發(fā)展和普及，利用單片機與集成電路來控制步進電機不但靈活、方便、易于實現(xiàn)，而且它還具有成本低的特點。研究步進電機的控制系統(tǒng)，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。隨著國家對制造裝備及其技術改造工作的重視，未來的伺服系統(tǒng)將會占據自動化領域一個重要角色。為了實現(xiàn)步進電機的簡易運動控制，一般以單片機作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進電機專用驅動芯片實現(xiàn)步進電機的速度和位置定位控制。 with the good follow—up, it can realize the precise control and hold an irreplaceable role in modern control domain. Stepper motor control system is mainly posed of stepping controller, power amplifier and the stepper motor, etc. Controlled by single chip microputer, using software instead of the above step controller, makes the circuit simple, low cost and reliability is greatly increased. Software programming can flexibly produce different types of stepper motor excitation sequence to control the operation of various kinds of stepper motor.This design first introduced the principle and function of the stepper motor, AT89C52 singlechip microputer, L297 and L298N drive circuit。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學移通學院畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題目：伺服電機運行控制器的設計單 位（系別） ：自動化學 生 姓 名 ：武波專 業(yè) ：電氣工程與自動化班 級 ：05010901學 號 ：0513090137指 導 教 師 ：聶嵐答辯組 負責人 ：徐輝填表時間： 2013年6月重慶郵電大學移通學院教務處制重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）摘 要步進電機是最常見的一種電機，作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，能與控制芯片相結合成伺服控制系統(tǒng)；具有良好的隨動性，能夠實現(xiàn)精準控制，在現(xiàn)代控制領域中具有不可替代的作用?！娟P鍵詞】伺服 步進電機 單片機 AT89C52ABSTRACTStepper motor is one of the most mon motors. As a digital servo actuators, it can be bined with a control chip into the servo control system。步進電機作為最常見的一種電機，作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，步進電機具有結構簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點，廣泛應用在數(shù)控機床、機器人、自動化儀表等領域。第一章 緒論第一節(jié) 課題背景近年來，由于數(shù)控技術的迅速發(fā)展，伺服系統(tǒng)的作用越顯突出，伺服系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。在開環(huán)伺服系統(tǒng)中常用步進電動機做伺服電機，因為開環(huán)伺服系統(tǒng)不設置檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，它廣泛用于打印機、電動玩具等消費類產品以及數(shù)控機床、工業(yè)機器人、醫(yī)療器械等機電產品中，其在各個國民經濟領域都有應用。步進電機控制系統(tǒng)主要由步進控制器，功率放大器及步進電機等組成。速度控制和轉矩控制都是用模擬量來控制的。③速度模式通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。一個利用單片機來構成的步迸電機控制系統(tǒng)的優(yōu)點是十分明顯的。第一節(jié) 系統(tǒng)組成步進電機控制系統(tǒng)是一個有機的完整的整體，由運動控制系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)組成。步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位。通過軟件的控制，單片機按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機的轉動，從而實現(xiàn)數(shù)字——角度的轉換。其作用是將脈沖電信號變換為相應的線位移或角位移，可以實現(xiàn)信號變換；因此，步進電動機又稱為脈沖電動機（Pulse Motor）。伺服式：輸出轉矩較小，只能帶動較小負載（一般使用永磁式、混合式步進電機）。它輸出轉矩大，動態(tài)性能好，消耗功率小(相比反應式)，但啟動運行頻率較低，還需要正負脈沖供電。采用單極性直流電源供電。 步進電機工作時序波形圖（二）步進電機的轉向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。電機由靜止到達設定的最大的速度所需的時間是由調試決定的。以超過最高起動頻率的頻率直接起動，將出現(xiàn)“失步”現(xiàn)象，甚至無法起動。典型的步進電機驅動系統(tǒng)是由步進電機控制器、步進電機驅動器和步進電機本體三部分組成。保護電路在出現(xiàn)短路、過載、過熱等故障時迅速停止驅動器和電機的運行。低頻時電流能夠達到最大值(a)；當矩形波頻率上升達到某一臨界頻率，電流剛達到最大值就開始下降(