基于51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的控制設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-31 21:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由環(huán)形分配器、信號(hào)處理級(jí)、推動(dòng)級(jí)、驅(qū)動(dòng)級(jí)等各部分組成，用于功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器還有多種分配分配保護(hù)。環(huán)形分配器用來(lái)接受來(lái)自控制器的CP脈沖，并提供步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)。每來(lái)一個(gè)CP脈沖，環(huán)形分配器的輸出就轉(zhuǎn)換一次。因此，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動(dòng)或停止都完全取決于CP脈沖的有無(wú)或頻率。同時(shí)，環(huán)形分配器還必須接受控制器的方向信號(hào)，從而決定其輸出的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是按正序轉(zhuǎn)換還是反序轉(zhuǎn)換，于是就決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。接受CP脈沖和方向電平是環(huán)形分配器的最基本功能。從環(huán)形分配器輸出的各相導(dǎo)通或者截止的信號(hào)送入信號(hào)放大或處理級(jí)。信號(hào)放大的作用是將環(huán)形分配器輸出的信號(hào)加以放大，變成足夠大的信號(hào)送入推動(dòng)級(jí)，這中間一般放大既需電壓放大，也需電流放大。信號(hào)處理是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的某些轉(zhuǎn)換、合成等功能，產(chǎn)生斬波、抑波等特殊功能的信號(hào)，從而產(chǎn)生特殊功能的驅(qū)動(dòng)，本級(jí)還經(jīng)常與各種保護(hù)電路、控制電路組合在一起，形成較高性能的驅(qū)動(dòng)輸出。2)驅(qū)動(dòng)級(jí)的作用是將較小的信號(hào)加以放大，變成足以驅(qū)動(dòng)級(jí)輸入的較大信號(hào)。有時(shí)，推動(dòng)級(jí)還承擔(dān)電平轉(zhuǎn)換作用。驅(qū)動(dòng)級(jí)直接與步進(jìn)電機(jī)各繞組相連接，它接受來(lái)自推動(dòng)級(jí)的輸入信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)各繞組的導(dǎo)通與截止，同時(shí)也對(duì)繞組承受的電壓和電流進(jìn)行控制。各種電子設(shè)備的末級(jí)一般需要功率放大，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)也是這樣。為使步進(jìn)電機(jī)滿足各種專有權(quán)的輸出，驅(qū)動(dòng)級(jí)必須對(duì)電機(jī)的繞組提供足夠的電壓和電流。但步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與一般電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)有不同的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：a各相繞組都是開關(guān)工作，多數(shù)電動(dòng)機(jī)的繞組都是連續(xù)的交流或者直流，而步進(jìn)電機(jī)的各相繞組都是脈沖式供電，所以繞組電流不是連續(xù)的而是離散的。b電動(dòng)機(jī)的各相繞組是繞在鐵心上的線圈，所以都有比較大的電感。繞組通電時(shí)電流上升率受到限制，因而影響電動(dòng)機(jī)繞組電流的大小。c繞組斷電時(shí)，電感中磁場(chǎng)的儲(chǔ)能將維持繞組中已有的電流不能突變，結(jié)果使應(yīng)該截止的相不能立即截止。為使電流盡快衰減，必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。繞組導(dǎo)通和截止過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生較大的反向電動(dòng)勢(shì)，而截止時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)將對(duì)驅(qū)動(dòng)級(jí)器件的安全產(chǎn)生十分有害的影響。d電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各相繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，這些電動(dòng)勢(shì)的大小和方向?qū)?duì)繞組電流產(chǎn)生很大的影響。由于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)基本上與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)勢(shì)越大，繞組電流越小，從而使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。e電動(dòng)機(jī)繞組中有電感電動(dòng)勢(shì)、互感電動(dòng)勢(shì)、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。這些電動(dòng)勢(shì)與外加電共同作用于功率器件，當(dāng)其疊加結(jié)果使電動(dòng)機(jī)繞組兩端電壓大大超過(guò)電源電壓時(shí)，使驅(qū)動(dòng)級(jí)的工作條件更為惡化。根據(jù)以上的功率放大級(jí)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、組成和特點(diǎn)，結(jié)合本課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，此設(shè)計(jì)選用單片機(jī)控制可以省去環(huán)形分配器，節(jié)約成本，電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，靈活性好等特點(diǎn)。~~由三極管、二極管、電阻搭建2個(gè)H橋作為驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 圖1單片機(jī)控制二相步進(jìn)電機(jī)電路圖 圖 2 AT89S51引腳 圖3二相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真 Proteus仿真電路具體操作：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，默認(rèn)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。此時(shí)按下sw2，切換到反轉(zhuǎn)；按下sw1可切換回正轉(zhuǎn)；每按一次sw3，就加速一次，直至上限速度；按一次sw4，就減速一次，直到下限速度。 源程序代碼 運(yùn)行Keil中文版，參照電路圖和流程圖編寫程序include static unsigned int count。 //計(jì)數(shù)static int step_index。 //步進(jìn)索引數(shù)，值為0－7static bit turn。 //步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向static bit stop_flag。 //步進(jìn)電機(jī)停止標(biāo)志static int speedlevel。 //步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)
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