計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書-三相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-04 08:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3進(jìn)電機(jī)，7 段數(shù)碼管，及一些其他相關(guān)元件設(shè)計(jì)而成。可以通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制系統(tǒng)的啟/停工作，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用開(kāi)關(guān)來(lái)控制方向，并使相應(yīng)的指示燈亮起，同樣由開(kāi)關(guān)來(lái)選擇工作模式。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用 4 位 7 段數(shù)碼管來(lái)輸出步數(shù)。最后根據(jù)思路所設(shè)計(jì)出來(lái)的硬件圖設(shè)計(jì)相適應(yīng)的軟件。 系統(tǒng)的整體框圖80c51 單片機(jī)整體控制LED顯示模塊開(kāi)關(guān)選擇電機(jī)工作模式LED 顯示燈顯示電機(jī)工作狀態(tài)三相步進(jìn)電機(jī)模塊圖 1 系統(tǒng)的整體框圖武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書44 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)三相步進(jìn)電機(jī)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(dòng)和方向控制；(3) 正轉(zhuǎn)時(shí)紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠色指示燈亮；(4) 用 4 位 LED 顯示工作步數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)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(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書5 步進(jìn)電機(jī)控制電路 啟/?？刂?、正/反轉(zhuǎn)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/?？刂崎_(kāi)關(guān)，控制整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。（2）K4 為正/反轉(zhuǎn)控制開(kāi)關(guān)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。（3）K0K3 為工作模式控制開(kāi)關(guān)，KO 接電時(shí)，為步進(jìn)電機(jī)單三拍工作模式；K1 接電時(shí)，為步進(jìn)電機(jī)雙三拍工作模式；K2 接電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)工作模式為三相六拍。 步進(jìn)電機(jī)控制電路將 80c51 的 作為步進(jìn)電機(jī)的輸出控制口。原理圖如下：武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書6圖 4 步進(jìn)電機(jī)的輸出控制口 顯示電路 發(fā)光二極管顯示電路用 3 個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)作為指示燈顯示，將 接紅燈， 接黃燈， 接綠燈，正轉(zhuǎn)時(shí)紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時(shí)綠色指示燈亮，并加上 3 個(gè)保護(hù)電阻。原理圖如下：武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)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(shè)計(jì)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(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書85 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)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(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子向前轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角。因此這種通電方式叫做三相單三拍工作方式。這時(shí)步距角 θb (度 )為 θb = 360 /mz (公式 1)式中:m──定子相數(shù)。 z ──轉(zhuǎn)子齒數(shù)單三拍的數(shù)學(xué)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(shí)序(或反時(shí)序)轉(zhuǎn)換 6 次,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周,轉(zhuǎn)子前進(jìn)一個(gè)齒距,每次切換均使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 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(xué)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(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)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(dǎo)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(zhuǎn)子齒所處的位置相當(dāng)于六拍控制方式中去掉單三拍后的三個(gè)位置。它的步距角計(jì)算公式與單三拍時(shí)的公式相同。極分度角/齒距角= R + k1/m進(jìn)一步化簡(jiǎn)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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