【正文】 ABBBCCCDDDAA.步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。 3）失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。 、控制信號(hào)接線： ①、CP:接控制器發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的走步脈沖信號(hào)線。驅(qū)動(dòng)電壓為+12V,給驅(qū)動(dòng)器輸入脈沖。另外，雖然比例調(diào)節(jié)器控制規(guī)律簡(jiǎn)單，控制參數(shù)易于整定，但缺點(diǎn)是它只能在一種負(fù)載情況下實(shí)現(xiàn)無靜差值的調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，除非重新調(diào)整相應(yīng)的)，值的大小，否則控制系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生無法消除的靜差值。其調(diào)節(jié)規(guī)律可用(3)式表示。當(dāng)調(diào)整參數(shù)改善控制性能時(shí)，也只須調(diào)整、和的大小即可。同樣，當(dāng)采集回來的數(shù)據(jù)大于72rpm時(shí)，也改變PID的相應(yīng)的參數(shù)來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，讓步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速加起來，使之與72 rpm相吻合。sbit LCD_RS = P2^0。_nop_()。 //鍵順序嗎uchar data testdata[] = {0x00,0x00,0x00,0x00}。 TH0=(6553610000)/256。 t++)。 i13。 LCD_EN = 0。 LCD_EN = 1。 _nop_()。 dec=dec % 1000。 lcd_pos(0x0c)。 } void lcd_init(){ delay(15)。 //顯示開，關(guān)光標(biāo) delay(5)。 TR0=1。 lcd_pos(0x40)。 //TL1=175。 TL1=0。sbit key1=P1^7。}} if(sub==0) //減速{flag=1。cw=~cw。iz。K=2500。while(1){//TH0=0xf6。}if(key2==0) { Delay(100)。TH0=(65536K)/256。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每給一個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這樣就可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來改變脈沖的頻率，延時(shí)的長(zhǎng)短來具體控制步進(jìn)角來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用。第1章 步進(jìn)電機(jī)概述：1） 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35%，且不累積。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。電機(jī)出廠時(shí)給出 了一個(gè)步距角的值，176。、三相的 176。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力 矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成 為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。 4) 最大空載起動(dòng)頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起 動(dòng)的最大頻率。曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。 3)混合式步進(jìn)電機(jī)（HyBrid，簡(jiǎn)稱 HB） 混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)。就是A，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開如圖13所示：圖13 定子展開圖 電動(dòng)機(jī)定子鐵心和一般電機(jī)一樣由硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)孔表面有開口槽。第2章本次設(shè)計(jì)的基本要求 研究步進(jìn)電機(jī)的特性、工作原理、及其具體的調(diào)速原理。但占用CPU時(shí)間長(zhǎng)，不能在運(yùn)行時(shí)處理其他工作。綜合這兩個(gè)因素后，重裝計(jì)數(shù)初值的修正量取8個(gè)機(jī)器周期，即要使定時(shí)時(shí)間縮短8個(gè)機(jī)器周期。這里，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)監(jiān)控和測(cè)量電機(jī)線圈，使用電壓額電流信息提高步進(jìn)電機(jī)控制。 事實(shí)上，步進(jìn)系統(tǒng)可提高位移控制的的性能，且不需要反饋。然而，開環(huán)操作會(huì)有失步的風(fēng)險(xiǎn)，這將產(chǎn)生定位失誤。單電壓驅(qū)動(dòng)是步進(jìn)電機(jī)控制中最為簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路，它在本質(zhì)上是一個(gè)單間的反相器。但由于其波形頂部呈現(xiàn)鋸齒形波動(dòng)，所以會(huì)產(chǎn)生較大的電磁噪聲。然后由于步進(jìn)電機(jī)同軸的光電編碼器作為反饋元件，并把反饋回的信號(hào)經(jīng)CPU處理后再由顯示器顯示出來。但因本次設(shè)計(jì)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的精度要求比較高轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍比較廣，固應(yīng)選用驅(qū)動(dòng)芯片8713來驅(qū)動(dòng)，并通過軟件來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。雙電壓驅(qū)動(dòng)電路的缺點(diǎn)是在高低壓連接處電流出現(xiàn)谷點(diǎn)，這樣必然引起力矩在谷點(diǎn)處下降。固本次設(shè)計(jì)應(yīng)采用CPU間接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。但是，在某些應(yīng)用中，需要更多的可靠性、安全性或產(chǎn)品質(zhì)量的保證，因此，： 1) 步進(jìn)確認(rèn)，這是最簡(jiǎn)單的位移控制，使用一個(gè)低值的光學(xué)編碼器計(jì)算步進(jìn)移動(dòng)的數(shù)量。將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，定時(shí)中斷一次，電機(jī)換向一次，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制。A) N 極段截面圖 B) S 極段截面圖如圖14所示:A) N 極段截面圖 B) S 極段截面圖 圖14 三相混合式步進(jìn)電機(jī)截面圖 步進(jìn)電機(jī)詳細(xì)調(diào)速原理：步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每給一個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這樣就可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來改變脈沖的頻率，延時(shí)的長(zhǎng)短來具體控制步進(jìn)角來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電的調(diào)速。由于能夠開環(huán)運(yùn)行以及控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，因此這種電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用 。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本距角可以做得很小，但動(dòng)態(tài)性能較差。 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180250pps之間（）或在400pps左右（），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同， 四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15% 以內(nèi)。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選 擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī) 固有步距角’， 它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。： 1) 空載啟動(dòng)頻率: 即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。}目 錄基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中文摘要 3關(guān)鍵詞 3ABSTRACT: 4KEY WORDS: 4 前 言 5 6 5 6 步進(jìn)電機(jī)的分類 10 步進(jìn)電機(jī)詳細(xì)調(diào)速原理： 10第2章 本次設(shè)計(jì)的基本要求 11 11第3章 方案的論證 11 控制方式的確定 11 驅(qū)動(dòng)方式的確定 13 驅(qū)動(dòng)電路的選擇 13 基本方案的確定 14第4章 硬件電路的設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)的選擇 15 步進(jìn)電機(jī)的選擇 17 驅(qū)動(dòng)電路的選擇 23 顯示電路與鍵盤的選擇 25 反饋電路的選擇　 28第5章 算法的設(shè)計(jì)： 30 PID控制算法 30第6章 軟件的設(shè)計(jì) 35 顯示子程序的設(shè)計(jì) 35　 鍵盤子程序的設(shè)計(jì) 36　 驅(qū)動(dòng)程序流程的設(shè)計(jì)： 37　 正反轉(zhuǎn)程序流程圖 38第7章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 41 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算與分析 41 理論與實(shí)際的分析 41附　錄 43第8章 總 結(jié) 56參考文獻(xiàn) 57致 謝 58基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中文摘要:步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。if(i==400){//cw=~cw。K=K50。ET0=1。}void main(){key=1。if((speedy)) k++。if(k620)k=620。Delay(100)。}include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned int//define k 2000sbit cp=P1^0。// key_buf=key_buf+0x30。 //TMOD=0x21。 lcd_pos(0x00)。 //清除LCD的顯示內(nèi)容 delay(5)。 delay(5)。 lcd_pos(0x0e)。dec=dec % 10+0x30。 delayNOP()。 LCD_RS = 0。 LCD_RW = 0。 LCD_EN = 1。j1000。 EA=1。uint q。uchar key_buf。 uchar code cdis1[ ] = {motorspeed: }。bit F_in=0,truer。其控制算法的流程圖為： 步進(jìn)電機(jī)控制流程圖如下：六、數(shù)據(jù)處理和分析PWM的設(shè)定我們通過設(shè)定PWM來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PID算法是將描述連續(xù)過程的微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程，然后，根據(jù)差分方程編制計(jì)算程序來進(jìn)行控制計(jì)算的。相反地當(dāng)選擇的越大，積分的調(diào)節(jié)作用越弱，雖然過渡過程中不容易出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，但消除偏差e的時(shí)間卻很長(zhǎng)。圖1 PID控制系統(tǒng)框圖 比例調(diào)節(jié)（P） 比例調(diào)節(jié)是數(shù)字控制中最簡(jiǎn)單的一種調(diào)節(jié)方法。三、光電開關(guān) 本系統(tǒng)中所用傳感器為EEEX672關(guān)電開關(guān)，該傳感器為開關(guān)型傳感器，四個(gè)接線腳分別為“+，L,OUT,”其輸入電壓范圍廣為直流524V,L為控制指示端，當(dāng)“L”與“+”相連時(shí)，傳感器未檢測(cè)到物體時(shí)LED燈發(fā)光，當(dāng)“L”懸空時(shí)則相反，其特點(diǎn)為:1. 動(dòng)作模式備有遮光時(shí)ON/入光時(shí)ON(可切換型)2. 應(yīng)答頻率為1KHZ的高速響應(yīng)3. 入光顯示燈明顯,容易進(jìn)行動(dòng)作確認(rèn).4. 電源電壓為DC24V的廣范圍5. 備有遮光時(shí)入光顯示燈燈亮型其連接電路如下圖所示：“L”與“+”相連時(shí)，傳感器未檢測(cè)到物體時(shí)LED燈發(fā)光。 ②、E低：當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓小于10V時(shí)，正極接此座。電壓對(duì)力矩影響如下：4）功率放大細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的組成方框圖如下：1）脈沖信號(hào)的產(chǎn)生 脈沖信號(hào)由單片機(jī)AT89S52的I/O口產(chǎn)生，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。用百分比表示：誤差步距角*100%。（必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。但是今天我才發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)是那么的有用處，它可以控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、加減速、停止，也可以控制十字路口的交通燈，還可以控制機(jī)械手工作。加減速反轉(zhuǎn) MOV A,D2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 LJMP FAN1JIA: MOV R3,1 。正轉(zhuǎn) JNB ,FAN 。第四章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制程序就是完成環(huán)形分配器的任務(wù)，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度和位移之目的。雙三拍運(yùn)行時(shí)的步距角是30176。（2）芯片擦除：　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。（9）P1口（18）：準(zhǔn)雙向通用I/0口。（6）RST/VPD（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。（3）驅(qū)動(dòng)電路的選擇　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有多種，但最為常用的就是單電壓驅(qū)動(dòng)、雙電壓驅(qū)動(dòng)、斬波驅(qū)動(dòng)、細(xì)分控制驅(qū)動(dòng)等。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換向程序所用的時(shí)間和，就是CP脈沖的周期，該方法簡(jiǎn)單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而方向由導(dǎo)電順序決定。 如B相