基于單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-12-23 21:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 改善恒流驅(qū)動方式的低頻特性，設(shè)計一個低速時低電壓驅(qū)動，高速時高電壓驅(qū)動的電路，使其成為一個由脈沖頻率控制的可變輸出電壓的開關(guān)穩(wěn)壓驅(qū)動電源。在低速運(yùn)行時，電子控制器調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的導(dǎo)通角，使線路輸出的平均電壓較低，電動機(jī)不會像在恒流斬波驅(qū)動下那 樣在低速容易出現(xiàn)過沖或共振現(xiàn)象，從而避免產(chǎn)生明顯的振蕩。當(dāng)運(yùn)行速度逐漸變快時，平均電壓漸漸提高以提供給繞組足夠的電流。調(diào)頻調(diào)壓線路性能優(yōu)于恒電壓和恒電流線路，但實(shí)際運(yùn)行中需要針對不同參數(shù)的電機(jī)，相應(yīng)調(diào)整其輸出電壓與輸入頻率的特性。 2）控制部分 在一般的步進(jìn)電機(jī)工作中，其電源均采用單極性直流電，通過對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按恰當(dāng)?shù)臅r序方式通電，就可使其執(zhí)行步進(jìn)轉(zhuǎn)動。當(dāng)某一相繞組通電時 8 相應(yīng)的兩個磁極就分別形成 NS 極產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一定的角度，使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對其，從而使步進(jìn) 電機(jī)向前“走”一步。轉(zhuǎn)子的角位移大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入的脈沖同步。只要能正確控制輸入的電脈沖數(shù)、頻率以及電機(jī)各相繞組通電的相序，即可得到所需要的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，通過單片機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字控制。 本設(shè)計采用 AT89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對兩相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過脈沖分配器后分解出對應(yīng)的四相脈沖，分解出的四相脈沖經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 步進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過單片機(jī)發(fā)出的步進(jìn)脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)，對于軟脈沖分配方式，可以采用調(diào)整兩個控制字之間的時間間隔來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，對于硬脈沖分配方式，可以控制步進(jìn)脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的速度的方法可有兩種： 1. 軟件延時法：改變延時的時間長度就可以改變輸出脈沖的頻率，但這種方法 CPU長時間等待，占用大量的機(jī)時，因此沒有實(shí)踐價值。 2. 定時器中斷法：在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行脈沖輸出操作，調(diào)整定時器的定時常數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種方法占有的 CPU時間較少，在各種單片機(jī)中都能實(shí)現(xiàn)，是一種比較實(shí)用理想的調(diào)速 方法。 定時器法利用定時器進(jìn)行工作，為了產(chǎn)生步進(jìn)脈沖，要根據(jù)給定的脈沖頻率和單片機(jī)的機(jī)器周期來計算定時常數(shù)，這個定時器決定了定時時間，當(dāng)定時時間到而使定時器產(chǎn)生溢出時發(fā)生中斷，在中斷子程序中進(jìn)行改變 的電平狀態(tài)的操作，這樣就可以得到一個給定頻率的方波輸出，改變定時常數(shù)，就可以改變方波的頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 第三章 硬件電路設(shè)計 總硬件電路圖如圖所示： 9 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U27 4 L S 3 7 31B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10CO M9U3ULN2 0 0 3 AX11 1 .0 5 9 2 M H zC12 2 p FC22 2 p FC32 0 u FR11k+ 5 VR S T+ 5 V+ 8 8 . 8k0 k1 k2k3 k4 k5k6 k7 k8k9 E n te r開始 / 停止減速加速正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn) 總硬件圖 c51 單片機(jī)簡介 Atmel 公司生產(chǎn)的 89C51 單片機(jī)是一種低功耗 /低電壓‘高性能的 8 位單片機(jī)，它采用 CMOS 和高密度非易失性存儲 技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51 兼容；片內(nèi)的 Flash ROM 允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性編程器來編程，內(nèi)部除 CPU 外，還包括 256 字節(jié) RAM， 4 個 8 位并行 I/O 口， 5個中斷源， 2 個中斷優(yōu)先級， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 89C51 單片機(jī)是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計需要。 驅(qū)動電路設(shè)計 如圖 1 所示，通過 c51 單片機(jī)的 ～ ULN2020A的 1B～ 4B，經(jīng)信號放大由 1C～ 4C 輸出到步進(jìn)電機(jī)。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 1D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D41
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