基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-17 12:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)原理與應(yīng)用》中的相關(guān)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合在一起，通過實(shí)踐加深對(duì)知識(shí)的理解，熟悉單片機(jī)的原理，了解步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)， 研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)主要研究基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用了AT89C51型單片機(jī)，并以此為基礎(chǔ)，研究相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，時(shí)鐘電路，最終實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)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(xué)術(shù)背景及研究意義研究目的。以及目前國(guó)內(nèi)外的研究概況，未來研究的發(fā)展方向。 第二章為步進(jìn)電機(jī)概述，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，介紹步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及工作原理工作方式，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)進(jìn)行說明。第三章為硬件部分設(shè)計(jì)，其次對(duì)主要元器件進(jìn)行了選擇和介紹,并對(duì)時(shí)鐘電路、顯示屏、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了研究。第四章為軟件部分設(shè)計(jì)，介紹了主程序、顯示程序、鍵盤程序等部分。并對(duì)仿真驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試。第五章為結(jié)束語(yǔ)，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了最后的總結(jié)， 2 步進(jìn)電機(jī)概述 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)是一種直流電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)相對(duì)普通電機(jī)來說，步進(jìn)電機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制的，而且不需要反饋信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)是不適合使用在長(zhǎng)時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，通常使用時(shí)都是短距離頻繁動(dòng)作較佳。步進(jìn)電機(jī)具有以下這些特點(diǎn)：(1)使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行開環(huán)控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單而又價(jià)格低廉(2)性價(jià)比高，可靠性好；(3)響應(yīng)性優(yōu)良，對(duì)于正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)減速的反應(yīng)都很好：(4)停止時(shí)，可有自鎖功能：(5)不能使用普通交流電源直接驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)能將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位移或角位移，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)電脈沖信號(hào)的時(shí)候，它就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱之為“步距角”）步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)之一就是按照固定角度一步步運(yùn)行的，因此可以通過控制電脈沖的信號(hào)量，來使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過固定的角度。而控制脈沖的頻率，則能夠使步進(jìn)電機(jī)加速或減速，從而對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 步進(jìn)電機(jī)的工作方式(1)單三拍的通電順序?yàn)锳 B C(2)雙三拍的通電順序?yàn)锳B BC CA(3)六拍的通電順序?yàn)锳 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(jìn)電機(jī)工作方式的比較工作方式單三拍雙三拍六拍步進(jìn)周期TTT每相通電時(shí)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(jìn)電機(jī)本設(shè)計(jì)中，采用了三相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)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(jìn)電機(jī)三相式步進(jìn)電機(jī)的定子繞組被分為三相，如果以A B C 的方式通電，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，如果以C B A 的方式通電，則會(huì)進(jìn)行反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)可以分為以下幾項(xiàng)：(1) 步距角：指控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，(2) 步距角精度：指步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)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(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的步數(shù)，與理論值不同，稱之為失步。(4) 最大空載起動(dòng)頻率：指步進(jìn)電機(jī)在不加負(fù)載的情況下，就能直接啟動(dòng)的最大的頻率。(5) 最大空載的運(yùn)行頻率：指電機(jī)不帶負(fù)載的情況下，最高的轉(zhuǎn)速頻率。 3 硬件電路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路主要由AT89C51單片機(jī)，按鍵控制電路，顯示屏，時(shí)鐘電路，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)，這幾部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖31所示。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路顯示屏AT89C51按鍵控制電路時(shí)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(jì)了基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的電路原理圖，用以控制步進(jìn)電機(jī)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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