【正文】 加速或減速的目的，這種方法可以提高控制系統(tǒng)的效率。 （ 2） 均勻地改變脈沖時間間隔的變速控制 步進電機的加速或減速控制，可以均勻地改變脈沖時間間隔來實現(xiàn)。 28BYJ48 步進電機加驅動才可以運轉，驅動信號要為脈沖信號，沒有脈沖信號的時候，步進電機靜止，如果加入適當?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度轉動。），雙（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAAB。而 0、 3號齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5號齒就和 A、 D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。首先應考慮的是系統(tǒng)的精度和速度的要求，為了提高精度，希望脈沖當量（每輸入一個脈沖使被控制對象產(chǎn)生的位移） 小。 步進電機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比 ， 因 此，當它轉動一周后， 沒有累計誤差 ， 具有良好的跟隨性。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。電 機步距腳和轉速大小都不受電壓波動和負載變化的影響，也不受環(huán)境條件如溫度、氣壓、沖擊和振動等影響?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的 ， 同時可以通過控制脈沖頻率來控制 電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。經(jīng)濟型數(shù)控在我國占有比較重要的地位，并起了很大的作用，它 以單板機 為數(shù)控核心，以步進電機為執(zhí)行元件，由于其結構簡單，價格便宜，只需一萬元左右就可 以裝備一臺經(jīng)濟型數(shù)控機床，很適合我國中小型企業(yè)使用。 制造是人類最古老的生產(chǎn)活動之一， 18 世紀中葉的工業(yè)革命促進了現(xiàn)代工安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 2 業(yè)化生產(chǎn)的出現(xiàn)， 19世紀電氣技術的發(fā)展和 20世紀內(nèi)燃機的發(fā)明，引發(fā)了制造業(yè)的革命，流水線生產(chǎn)和泰勒式工作制得到了廣泛的應用，二戰(zhàn)期間，大批大量的制造技術有了很大的發(fā)展。 數(shù)控機床最早生產(chǎn)于 美國，是軍備競賽的產(chǎn)物，為解決航空與航天方面的大型和復雜零件的單件、小批量生產(chǎn)而發(fā)展起來的。安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） I 安徽建筑工業(yè)學院 畢 業(yè) 設 計（論文） 姓 名 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 08 電子②班 學 號 課 題 基于單片機的步進電機 控制 的設計 指導老師 2020 年 6 月 1 日 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） II —— 基于單片機的步進電機控制 電子與信息工程學院 電子信息工程專業(yè) 2020 級 2 班 xxx 指導教師 xxx 摘 要 步進電機由于其精確性及其良好的性能得到廣泛的應用， 本文介紹了 基于STC89C52 單片機的步進電 機控制系統(tǒng)的設計 ， 在硬件部分，描述了該系統(tǒng)的硬 件配置工作原理，在單片機和步進電機之間選用了 ULN2020 驅動芯片， 通過按鍵向單片機輸送控制信號，控制步進電機的轉速和正反轉， 實踐表明系統(tǒng)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的步進電機控制器 。 ULN2020 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） IV 目 錄 第一章 緒論 30 參考文獻 單片機功能越來越強大，價格卻不斷下 降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設計的首選，同時單片機應用領域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動著單片機技術的創(chuàng)新進步。我國與工業(yè)化國家的技術差距主要是制造技術方面的差距 [3]。 但是，由于我國許多 因素的影響，我國的數(shù)控技術方面整體發(fā)展水平還比較低，利用率也不高。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度 (稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。 步進電機受脈沖信號控制，它的直線位移量或角位移量與電脈沖數(shù)成正比，所以電機的線速度也與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖 頻率的高低就可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機的轉速，并能快速啟動、停止 和反轉。 永磁式步進電機一般為兩相， 轉矩和體積較小， 步進角一般為 度或 15 度 ；轉子的極數(shù) =每相定子極數(shù)，不開小齒，步距角較大，力矩較大。 角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比 。 步進電機的應用 通常選擇步進電機我們希望步進電機的輸出轉矩大、啟動頻率和運行頻率高、步距誤差小等等。當開 關 SC 接通電源， SB、 SA、 SD斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁 力線的作用，使轉子轉動， 4 號齒和 C相繞組的磁極對齊。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 8 式有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA。控制繞組與電源的接通或斷開，通常是由電源邏輯線路來控制的 [5]。例如，在三相步進電機中，啟動或停止，用三相六拍，大約 秒以后，改用三相三拍的分配方式，在快達到終點時，再度采用三相六拍的控制方式，以達到減速的目的。其方法是將定時器初始化后，每隔一定的時間，由定時器向 CPU 申請一次中斷， CPU響應中斷后，便可以發(fā)出一次控制脈沖。 本課題的研究目的之一就是設計一套硬件 系統(tǒng)較簡單、經(jīng)濟，但功能較為齊全，適應性強，操作方便，交互性強， 可靠性高的步進電機控制系統(tǒng)。 相比 ULN2020， L298N 的功能要強大的多， 但是價格也貴得多，在本設計中， ULN2020 已經(jīng)能實現(xiàn)基本功能，考慮到安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 11 性價比，最后選擇了 ULN2020 來驅動。 本設計采用 單片機 STC89C52 對四 相步進電機進行速度和方向 控制 ， 由單片機產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過驅動電路功率放大后驅動步進電機的轉動。最高運作頻率 35MHz， 6T/12T 可選 【 8】 。內(nèi)部振 蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際電路使用 較多。 根 據(jù)步進電機的工作原理可以知道，步進電機轉速的控制主要是通過控制輸入電機的脈沖頻率，從而控制電機的轉速。主要特點 是 500mA 額定集電極電流（單個輸出） 、 高電壓輸出 、50V 輸入和各邏輯類型兼容 和 繼電器驅動器 。 本設計用的是 SM2105，是共陽極數(shù)碼管， 位選為高電平（即 1）選中數(shù)碼管 ,各段選為低電平（即 0 接地時）選中各數(shù)碼 段 。 圖 48 7805 引腳圖 其中 1 腳接輸入電壓， 2腳接地， 3 腳就是我們需要的正 5V輸出電壓了。 主程序中要 完成的工作主要有系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關狀態(tài)的檢測判斷等。 unsigned char speed=0。 if(speed==0) speed=0。 //輸出對應的相 可以自行換成反轉表格 Delay(2800)。 //改變這個參數(shù)可以調(diào)整電機轉速 P2=0x8e。 //顯示“ F” P0=0x30。 //顯示“ 4” } break。 default:break。 } } switch(speed) { case 0:P1=0xff。 //改變這個參數(shù)可以調(diào)整電機轉 速 P2=0x00。 //顯示“ B” P0=0x24。 //顯示“ 3” } break。 case 5: for(i=0。 } } P0=0xff。用萬用表分別檢測到相 應的電壓不是 5V，用萬用表仔細檢查了每根線，發(fā)現(xiàn)了原因，電路板存在虛焊的現(xiàn)象。把電機接上電源，用高電平分別接觸電機的引線，每接觸一下電機就會向前或向后轉動一下，經(jīng)過幾次試驗， 終于搞清了電機的四個相序，排列順序分別是 1—D， 2— C， 3— B， 4— A。可以肯定，隨著技術的不斷發(fā)展，步進電機的控制應用前景將越 來越寬闊，而其控制系統(tǒng)也將向著智能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。感謝我的室友，和他們相處這四年的時間，我感到非常愉快，謝謝他們對我生活和學習上的幫助。它可以把脈 沖信號 轉換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器 或角位移發(fā)生器等 ，所以說步進電機有著廣闊的市場和遠大的發(fā)展前景 。 （ 2）鍵盤電路和顯示電路采用了簡單的按鈕和數(shù)碼管，程序上容易實現(xiàn)。 接線短路問題與解決方法 單片機與數(shù)碼管接的時候，因為用到 P0 口和 P2 口，所以連線就用了排線，但是接數(shù)碼管的時候 ，要將排線的另一端拆開才能順利接上數(shù)碼管，這時候數(shù)碼管的各個引腳之間很容易短路，顯示的時候數(shù)字很不正常，于是將排線換成了單獨的接線，防止了短路的問題，數(shù)碼管也能正常顯示了。程序修改好以后，當顯示編譯 0 錯誤， 0 警告的時候，這說明已經(jīng)沒有語法錯誤了，是否有邏輯錯誤還要看接上電路板通過仿真以后，步進電機能否正常轉動，顯示是否正常。 //改變這個參數(shù)可以調(diào)整電機轉速 P2=0x00。 //輸出對應的相 可以自行換成反轉表格 Delay(1000)。i++) //4 相 { P1=B_Rotation[i]。i4。 case 1: for(i=0。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 25 if(speed==6) speed=5。 //輸出對應的相 可以自行換成反轉表格 Delay(400)。i++) //4 相 { P1=F_Rotation[i]。i4。 case 2: for(i=0。break。 if(S1==0) { speed++。//反轉表格 sbit S1=P3^2。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。每種類型由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護和安全工作區(qū)的保護，使它基本上不會被損壞。采用兩個共陽數(shù)碼管作顯示。單個達林頓對的集電極電流是 500mA 。當 K K2 的狀態(tài)變化時，內(nèi)部程序 調(diào)用相應的啟動和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機正在使用 啟動和正反轉控制。 晶振電 路： 8051 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式 得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復位電路，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口。步進電機的四相繞組用 P1 口的 到 控制，由于 P1 口驅動能力不夠，因而用一片 ULN2020 增加驅動能力。這些是相對于 AT的 51 來說的。 （ 4） 畫出相關的電路原理圖以及 PCB 圖，把硬件部分搭建好。 由此可見，所謂步進電機控制程序，實際上就是按一定時間間隔輸入不同的控制字。 28BYJ48 步進電機還具有瞬時啟動和急速停止的優(yōu)越特性。 表 21（驅動方式： 412 相驅動） 導線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8 5 紅 + + + + + + + + 4 橙 — — — 3 黃 — — — 2 粉 — — — 1 藍 — — — → CCW 方向旋轉（軸伸端視） 雙四拍每次對多相同時通電 ， 與單四拍比較起來，每相通電的時間長，消耗的電功率增大，電機所得到的電磁轉矩也大。 圖 23 步進電機工作時序波形圖 步進電機 28BYJ48 型四相八拍電機，電壓為 DC5V— DC12V。近年來，隨著微電子技術、大功率電力電子技術及驅動技術的進步，步進電機在辦公自動化機器、工業(yè)機 械和計算機外設等領域作為控制用電機和驅動用電機被廣泛使用。 步進電機的動態(tài)響應快， 易于 啟 停、正反轉及變速