基于單片機的步進電機調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-17 12:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機原理與應(yīng)用》中的相關(guān)知識有機的結(jié)合在一起，通過實踐加深對知識的理解，熟悉單片機的原理，了解步進電機的相關(guān)結(jié)構(gòu)， 研究內(nèi)容本設(shè)計主要研究基于單片機的步進電機調(diào)速設(shè)計，設(shè)計采用了AT89C51型單片機，并以此為基礎(chǔ)，研究相應(yīng)的驅(qū)動電路，時鐘電路，最終實現(xiàn)控制步進電機自由的加速減速，以及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。 論文內(nèi)容安排本論文具體安排如下： 第一章為緒論，初步交代本論文的學術(shù)背景及研究意義研究目的。以及目前國內(nèi)外的研究概況，未來研究的發(fā)展方向。 第二章為步進電機概述，對步進電機進行簡要的分析，介紹步進電機的特點及工作原理工作方式，并對步進電機的基本參數(shù)進行說明。第三章為硬件部分設(shè)計，其次對主要元器件進行了選擇和介紹,并對時鐘電路、顯示屏、驅(qū)動電路進行了研究。第四章為軟件部分設(shè)計，介紹了主程序、顯示程序、鍵盤程序等部分。并對仿真驗證的結(jié)果進行測試。第五章為結(jié)束語，對本設(shè)計進行了最后的總結(jié)， 2 步進電機概述 步進電機的特點步進電機是一種直流電動機，步進電機相對普通電機來說，步進電機是可以實現(xiàn)開環(huán)控制的，而且不需要反饋信號。步進電機的缺點是不適合使用在長時間同方向運轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，通常使用時都是短距離頻繁動作較佳。步進電機具有以下這些特點：(1)使用數(shù)字信號進行開環(huán)控制，系統(tǒng)簡單而又價格低廉(2)性價比高，可靠性好；(3)響應(yīng)性優(yōu)良，對于正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)減速的反應(yīng)都很好：(4)停止時，可有自鎖功能：(5)不能使用普通交流電源直接驅(qū)動 步進電機的工作原理步進電機能將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相位移或角位移，當步進電機接收到一個電脈沖信號的時候，它就會轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱之為“步距角”）步進電機的轉(zhuǎn)動的特點之一就是按照固定角度一步步運行的，因此可以通過控制電脈沖的信號量，來使步進電機轉(zhuǎn)過固定的角度。而控制脈沖的頻率，則能夠使步進電機加速或減速，從而對步進電機進行調(diào)速。 步進電機的工作方式(1)單三拍的通電順序為A B C(2)雙三拍的通電順序為AB BC CA(3)六拍的通電順序為A AB B BC C CA這三種方式存在一定的差別，具體如下表所示：表21 步進電機工作方式的比較工作方式單三拍雙三拍六拍步進周期TTT每相通電時間T2T3T走齒周期3T3T6T相電流小較大最大高頻性能差較好較好轉(zhuǎn)矩小中大電磁阻尼小較大較大振蕩容易較容易不容易功耗小大中由上表可以得出結(jié)論，六拍的工作方式最好，雙三拍的較為一般，單三拍的最差。 三相步進電機本設(shè)計中，采用了三相步進電機進行研究，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：A相通電 B相通電 C相通電圖22 三相式步進電機三相式步進電機的定子繞組被分為三相，如果以A B C 的方式通電，步進電機就會進行正轉(zhuǎn)，如果以C B A 的方式通電，則會進行反轉(zhuǎn)。 步進電機技術(shù)參數(shù)步進電機的基本參數(shù)可以分為以下幾項：(1) 步距角：指控制系統(tǒng)發(fā)出一個脈沖信號后，步進電機轉(zhuǎn)動的角度，(2) 步距角精度：指步進電機實際運行時的步距角與理論值的誤差，可以表示為誤差/步距角*100%。(3) 失步：電機實際運轉(zhuǎn)時的步數(shù)，與理論值不同，稱之為失步。(4) 最大空載起動頻率：指步進電機在不加負載的情況下，就能直接啟動的最大的頻率。(5) 最大空載的運行頻率：指電機不帶負載的情況下，最高的轉(zhuǎn)速頻率。 3 硬件電路設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路主要由AT89C51單片機，按鍵控制電路，顯示屏，時鐘電路，步進電機驅(qū)動電路，步進電機，這幾部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖31所示。步進電機驅(qū)動電 路顯示屏AT89C51按鍵控制電路時鐘電路圖31系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電路原理圖根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本人設(shè)計了基于單片機控制步進電機的電路原理圖，用以控制步進電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和加速減速四種調(diào)速方案。具體原理如圖32所
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