計算機控制技術課程設計說明書-三相步進電機控制系統(tǒng)的設計(編輯修改稿)
2025-07-04 08:40 本頁面
【文章內容簡介】 》課程設計說明書3進電機，7 段數(shù)碼管，及一些其他相關元件設計而成?？梢酝ㄟ^開關來控制系統(tǒng)的啟/停工作，當系統(tǒng)運轉時，用開關來控制方向，并使相應的指示燈亮起，同樣由開關來選擇工作模式。運轉時，用 4 位 7 段數(shù)碼管來輸出步數(shù)。最后根據(jù)思路所設計出來的硬件圖設計相適應的軟件。 系統(tǒng)的整體框圖80c51 單片機整體控制LED顯示模塊開關選擇電機工作模式LED 顯示燈顯示電機工作狀態(tài)三相步進電機模塊圖 1 系統(tǒng)的整體框圖武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書44 系統(tǒng)的硬件設計 總體設計設計一個單片機三相步進電機控制系統(tǒng)要求系統(tǒng)具有如下功能：(1) 用 K0K2 做為通電方式選擇鍵，K0 為單三拍， K1 為雙三拍，K2 為三相六拍；(2) KK4 分別為啟動和方向控制；(3) 正轉時紅色指示燈亮，反轉時黃色指示燈亮，不轉時綠色指示燈亮；(4) 用 4 位 LED 顯示工作步數(shù)。根據(jù)設計要求用 PROTEUS 所做的硬件連線圖如下圖 1：圖 2 總體硬件連線武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書5 步進電機控制電路 啟/?？刂啤⒄?反轉控制、工作模式控制電路分析原理圖如下：圖 3 按鍵控制圖（1）K3 為啟/停控制開關，控制整個系統(tǒng)的開啟和關閉。（2）K4 為正/反轉控制開關，控制步進電機的轉向。（3）K0K3 為工作模式控制開關，KO 接電時，為步進電機單三拍工作模式；K1 接電時，為步進電機雙三拍工作模式；K2 接電時，步進電機工作模式為三相六拍。 步進電機控制電路將 80c51 的 作為步進電機的輸出控制口。原理圖如下：武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書6圖 4 步進電機的輸出控制口 顯示電路 發(fā)光二極管顯示電路用 3 個不同顏色的發(fā)光二極管來作為指示燈顯示，將 接紅燈， 接黃燈， 接綠燈，正轉時紅色指示燈亮，反轉時黃色指示燈亮，不轉時綠色指示燈亮，并加上 3 個保護電阻。原理圖如下：武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書7 圖 5 指示燈接線圖 八段數(shù)碼管顯示電路由 80c51 的 P0 口取出顯示碼，從 80c51 的 輸出位選碼，設計中我們主要用到 4 位顯示步數(shù)既可。原理圖如下： 圖 6 LED 接線圖武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書85 系統(tǒng)軟件設計 總體設計 步進電機的工作方式（1）三相單三拍工作方式 在這種工作方式下,A、B、C 三相輪流通電,電流切換三次 ,磁場旋轉一周,轉子向前轉過一個齒距角。因此這種通電方式叫做三相單三拍工作方式。這時步距角 θb (度 )為 θb = 360 /mz (公式 1)式中:m──定子相數(shù)。 z ──轉子齒數(shù)單三拍的數(shù)學模型： 控制位步序 C 相B 相A 相工作狀態(tài)控制模型1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H 2 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H3 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H表 1（2）三相六拍工作方式 在這種工作方式下,繞組以 A—AB—B—BC—C—CA—A 時序(或反時序)轉換 6 次,磁場旋轉一周,轉子前進一個齒距,每次切換均使轉子轉動 1. 5176。,故這種通電方式稱為三相六柏工作方式。其步距角 θb 為:θb = 360 /2mz = 180 /mz (公式 2)六拍的數(shù)學模型： 控制位步序 C 相B 相A 相工作狀態(tài)控制模型1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H 2 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H3 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H4 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H5 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H6 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H 表 2武漢理工大學《計算機控制技術》課程設計說明書9 （3）雙三拍工作方式 這種工作方式每次都是有兩相導通,兩相繞組處在相同電壓之下,以 AB─BC─CA─AB (或反之)方式通電,故稱為雙三拍工作方式。以這種方式通電,轉子齒所處的位置相當于六拍控制方式中去掉單三拍后的三個位置。它的步距角計算公式與單三拍時的公式相同。極分度角/齒距角= R + k1/m進一步化簡得齒數(shù) z:z = q (mR + k) (公式 3)式中:m──相數(shù)。 q──每相的極數(shù)。 k──≤
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