【正文】 .................................................. 24 附 錄 ................................................................................................................................ 25 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 1 頁 概 述 （ 1）引言 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)，其應(yīng)用發(fā)展己有約 80 年的歷史。 與其他類型電機(jī)相比具有易于開環(huán)精確控制、無積累誤差等優(yōu)點(diǎn) ，在眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。 設(shè) 計(jì) （論文）開始日期 2020 年 6 月 10 日 指 導(dǎo)教師 張 娟梅 設(shè) 計(jì) （論文） 截止 日期 2020 年 6 月 21 日 指 導(dǎo)教師 董 紅政 2020 年 6 月 21 日 課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語 第 頁 年 月 日 指導(dǎo)教師 洛陽理工學(xué)院 電氣工程與自動(dòng)化 系 自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 生姓名 鹿 衛(wèi)超 班級(jí) B120439 學(xué)號(hào) B12043927 課 程 名稱： 單 片機(jī)原理及接口技術(shù) 設(shè) 計(jì) 題目： 基 于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) 課 程 設(shè)計(jì)篇幅： 圖 紙 14 張 說 明書 25 頁 指 導(dǎo)教師評(píng)語： 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 摘要 步進(jìn)電機(jī)是一種通過電脈沖信號(hào)控制相繞組電流實(shí)現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)電元件 。本文采用軟硬件結(jié)合的方法 達(dá)到了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。我們可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到 準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)我們也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 7. 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當(dāng)小，一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動(dòng)都很大。此類電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)，步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是性能較好的一類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在計(jì)算機(jī)相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機(jī)。用百分比表示：誤差 /步距角 *100%。 步進(jìn)電機(jī)的震蕩和失步 步進(jìn)電機(jī)的 振蕩和失步是一種普遍存在的現(xiàn)象，它影響應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此要盡力去避免。 1. 多相勵(lì)磁法：采用多相勵(lì)磁會(huì)產(chǎn)生電磁阻尼，會(huì)削弱或消除振蕩現(xiàn)象。因此， 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 6 頁 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有一個(gè)啟動(dòng)頻率啟動(dòng)時(shí)，肯定會(huì)產(chǎn)生失步。但占用 CPU 時(shí)間長(zhǎng)，不能在運(yùn)行時(shí)處理其他工作。本次設(shè)計(jì)采用軟件法。 步進(jìn)電機(jī)的方向控制方法是： 用單片機(jī)輸出接口的每一位控制一根相繞組。//反轉(zhuǎn)相序編碼表 sbit K1 = P3^0。 uchar rate=5。 for (j=0。m++) { } } else { for(m=0。 motor_DR()。 //開放定時(shí)器 T0的中斷 P1 = 0x0f。 direction=~direction。 rate。v++。 //加速 sbit K3 = P3^2。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，力求硬件電路簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮軟件部分的優(yōu)勢(shì)，編程靈活方便來滿足系統(tǒng)的要求。 在論文的寫作過程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就達(dá)退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。 硬件電路是為了驗(yàn)證方案原理而設(shè)計(jì)的，在調(diào)試過程中，也得到了令人滿意的效果，很好的驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。 T0 的中斷服務(wù)程序，進(jìn)入中斷，若滿足條件，即向步進(jìn)電機(jī)送 8個(gè)脈沖。} //取數(shù)據(jù)，反轉(zhuǎn) if(v==8) v=0。//中斷 q++。 rate++。 //等待鍵釋放 on_off=~on_off。 //T0定時(shí)方式 1 TH0=(655361100)/256。 motor_DR()。 //BEEP取反 } BEEP=1。 k++) { } } } /********************************************************/ void delayB(uchar x) //x* { uchar i。 //方向轉(zhuǎn)換 sbit BEEP = P1^6。此次設(shè)計(jì)只用到了四個(gè)按鍵，故可采用獨(dú)立按鍵， ~ 分別接到 K1~K4。 四相八拍，通電順序?yàn)?: 正轉(zhuǎn) : A → AB → B → BC → C → C D → D → DA 反轉(zhuǎn) : A → A D → D → DC → C → C B → B → BA 改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 （ 1） 脈沖序列的生成 如圖 12 所示： 圖 12 脈沖序列的生成圖 脈沖幅值：由數(shù)字元件電平?jīng)Q定。 步進(jìn)電機(jī)的控制方式 系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制。同時(shí)，也相對(duì)地提高步進(jìn)頻率，使步進(jìn)過程平穩(wěn)進(jìn)行。在振蕩區(qū)，主要表現(xiàn)是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，振蕩加劇，噪音增大，力矩下降，嚴(yán)重的甚至失步。 最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度 或 15 度。 11. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。 4. 步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 從原理上講，步進(jìn)電機(jī)是一種低速同步電動(dòng)機(jī)。本次 課程 設(shè)計(jì)就是通過改變脈沖頻率來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的速度的。 （ 2） 本文研究的目的和意義 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？尚?，因此在打印機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。然后以AT89C52 單片機(jī)為主控制器 ， 詳細(xì)介紹了基于該單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)。 洛洛 陽陽 理理 工工 學(xué)學(xué) 院院 課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 說說 明明 書書 課程名稱 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 設(shè)計(jì)課題 基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) 專 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) B120439 姓 名 鹿衛(wèi)超 2020 年 6 月 21 日 課 程 設(shè) 計(jì) 劃 任 務(wù) 書 電氣工程與自動(dòng)化 系 自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 生姓名 鹿 衛(wèi)超 班級(jí) B120439 學(xué)號(hào) B12043927 課 程 名稱： 單 片機(jī)原理及接口技術(shù) 設(shè) 計(jì) 題目： 基 于 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)