【正文】 。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 (精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機可以直接用數(shù)字信號驅(qū)動，使用非常方便。 關鍵詞： 步進電機 ； 單片機 ； 調(diào)速系統(tǒng) 山東科技大學學士學位論文 II ABSTRACT It is changing the electric impulse signal to the open loop control ponent of angular motion or thread displacement that step advances the electrical machinery. The rotational speed of electrical machinery and the seat that stops only to depend on frequency and the pulse of the pulse signal number under the circumstances of non overload, and with namelying because of the influence of load change, but the electrical machinery turned one step apart from the horn. The existence of this linear relation, again step advancing the electrical machinery only error of periodicity and does not have the accumulated error etc characteristics. Makes in speed and seat etc the control domains with step advances the electrical machinery to e control what bees very simply. Step advancing the velocity modulation of electrical machinery generally to be the frequency that the pulse of electrical machinery step is advanced in the change input is realized that the step advances the velocity modulation of electrical machinery, and advances the electrical machinery and whenever moves a builtin angle tos a pulse because of step, delayDoppler mapping the length es that the concrete control step advances the rotational speed that the horn es to change the electrical machinery, thus realizes that the step advances the velocity modulation of electrical machinery. Thus the freque ncy that the timer which adopted inside AT89C5139。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。 MCU。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。 (2)步進電機外表允許的溫度高。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率 較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。/176。/176。由于步進電機的輸出力 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電機最重要的參數(shù)之一。 (4)最大空載起動頻率： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機。這種電動機最初是作為一種低速驅(qū)動用的交流同步機設計的，后來發(fā)現(xiàn)如果各相繞組通以脈沖電流，這種電動機也能做步進增量運動。而轉(zhuǎn)子包括兩段，一段經(jīng)永磁體磁化成 N 山東科技大學學士學位論文 7 圖 定子展開圖 極，另一段磁化為 S 極，每段轉(zhuǎn)子齒以一個齒距間隔均勻分布，但兩段轉(zhuǎn)子的齒相互錯開 1/2 個轉(zhuǎn)子齒距。 2 方案的論證 控制方式的確定 步進電機控制雖然是一個比較精確的，步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)具有 成本低、簡單、控制方便等優(yōu)點，在采用單片機的步進電機開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的 CP 脈沖的頻率或者換向周期實際上就是控制步進電機的運行速度。當定時器啟動后，定時器從 裝載的初值開始對系統(tǒng)及其周期進行加計數(shù)，當定時器溢出時，定時器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時中斷子程序。為了減少每步計算裝載值的時間，系統(tǒng)設計時就把各離散點的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的 ROM中，系統(tǒng)在運行中用查表法查出所需的裝載值，這樣可大幅度減少占用 CPU的時間，提高系統(tǒng)的響應速度愿大多數(shù)步進電機運動控制 系統(tǒng)都運行在開環(huán)狀態(tài)下，因為 成本 較低，并可提供運動控制技術固有的位置控制，無須反饋。 傳統(tǒng)步進電機控制通常采用反饋設備和非傳感方法，是有效的實現(xiàn)帶有安全需求、危險狀況或高精確度要求的運動應用的方法。但與伺服系統(tǒng)中使用的編碼器相比，閉環(huán)步進電機采用的編碼器成本更低。它的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單，因它的工作效率低，特別是在高頻下更顯的突出。 細分驅(qū)動是用脈沖電壓來供電的，對于一個電壓脈沖，轉(zhuǎn)子就可以轉(zhuǎn)動一步，一般會根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞阻會輪流切換，固可以使步進電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。但由鍵盤輸入的速度數(shù)值了得通過顯示器來顯示，固本次設計要兩排顯示，一排來顯示 給定的轉(zhuǎn)速一排來顯示實際的轉(zhuǎn)速。 光電編碼器 8279 顯示器 光電耦合 AT89C51 鍵盤 8713 三相步進電機 山東科技大學學士學位論文 14 單片機是一種時序電路，必須有脈沖信號 才能工作，在它的內(nèi)部有一個時鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個電容和一個晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時，需在 XTL2 上加外部時鐘信號（詳細的內(nèi)容將在以后的課程中專門介紹）。原理圖如 所示： 主要特性 與 MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定、 128*8 位內(nèi)部 RAM、32 可編程 I/O 線 、兩個 16 位定時器 /計數(shù)器、 5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 13 J un 201 0 S he e t of F i l e : G : \電路原理圖 .ddb D r a w n B y :T 1/ P 15W R / P 16 R D / P 17X T A L 218X T A L 119GND20T 0/ P 14P 1 P 2P 4P 5P 6P 3P 7P 8R X D / P 10T X D / P 11R S T / V P D9P 38I N T 0/ P 12P 25P 21P 22P 23P 24I N T 1/ P 13P 26P 27P 28P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 39V C C40AT89C51A T 89C 51 山東科技大學學士學位論文 15 圖 AT89C51的引腳圖 (1) 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU 停止工作。, 但雙三拍運行時每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由 AB 兩相通電變?yōu)?BC 兩相通電時， B 相保持持續(xù)通電狀態(tài) C 相磁拉力圖使轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動，而 B 相磁拉力卻起有阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用。如圖 所示 : 山東科技大學學士學位論文 21 (a) (a) 圖 最大負載轉(zhuǎn)矩的確定 如果負載轉(zhuǎn)矩增大為 ，且 ，如圖 （ b）則初始平衡位置為 點，但在改變通電狀態(tài)的瞬間電機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩為 ，由于 ，轉(zhuǎn) 子不能到達新的穩(wěn)定平衡位置點 ，而是向失調(diào)角 θ 減小的方向滑動，電機不能帶動負載作步進運行，這時步進電動機實際上是處于失控狀態(tài)，由此可見只有負載轉(zhuǎn)矩小于相鄰兩個矩角特性交點 S 所對應的電磁轉(zhuǎn)矩 才能保證電機正常的步進運行，把 稱為最大負載轉(zhuǎn)矩也稱為啟動轉(zhuǎn)矩當然它比最大靜轉(zhuǎn)矩 可求得啟動轉(zhuǎn)矩公式 。當采用單脈沖輸人法時，其連線方式如圖 b 所示； 山東科技大學學士學位論文 23 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 12 J u n 20 10 S h e e t o f F i l e : F : \電路原理圖 .dd b D r a w n B y :D1L1UN P N D A RU1R1R2R3D1L1UN P N D A RU1R1R2R3D1L1UN P N D A RU1R1R2R3+ 2 7V 圖 步進電機驅(qū)動電路圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 0 J u n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : H : \ 電路原理圖 . d d b D r a w n B y :1Cu16V d d2Cp15Co3Ck14Em4U / D13Ф15Ea12Ф26Eb11Ф37Фc10Ф48Фs9RPWM87131Cu16V d d2Cp15Co3Ck14Em4U / D13Ф15Ea12Ф26Eb11Ф37Фc10Ф48Фs9RPWM8713 (a) (b) 圖 8713脈沖輸入 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 O c t 2 0 1 0 S h e e t o f F i le : I : \ 電路原理圖 . d d b D r a w n B y :12345678 9101112131415167407Cu 1Cp 2Ck 3U / D 4Ea 5Eb 6Φc 7Φs 8 R9Φ410Φ311Φ212Φ113Em14Co15V D D16PWM8713 圖 PWM8713的引腳圖 山東科技大學學士學位論文 24 PMM8713 功能介紹 PMM8713 是專用的步進電機的步進脈沖產(chǎn)生芯片 ,它適用于三相和四相步進電機。低電平使能，使能時可將命令寫入 8279 或讀取 8279的數(shù)據(jù)。當 FIFO RAM 緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時， IRQ 線升高，向 CPU 請求中斷，當 CPU 將緩沖器中的輸入鍵數(shù)的數(shù)據(jù)全部讀取時，中斷請求線下降為低電平。具體芯片理框圖如 所示：