【文章內(nèi)容簡介】 為正轉(zhuǎn)，通電時序為ABB’AA’B’BA’AB時為反轉(zhuǎn)。 步進電機的驅(qū)動電路，微電腦向步進電機輸入端傳送 1 或 0 信息，則可實現(xiàn)上述操作。通過不同長度的延時來得到不同頻率的步進電機輸入脈沖，從而得到多種步進速度，也就是改變電機的轉(zhuǎn)動速度。 步進電 機的基本術(shù)語 相數(shù) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 產(chǎn)生不同對極 N、 S 磁場的激磁線圈對數(shù) ， 常 用 m表示。 拍數(shù) 完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以 兩 相電機為例，有 兩 相四拍運行方式即 ABBA’A’B’B’AAB， 兩相八拍運行方式 ABBBA’A’A’B’B’B’AAAB。 步距角 對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 θ 表示。 θ=360 度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二相，轉(zhuǎn)子齒為 50齒電機為例。四拍運行時步距角為 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運行時步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） = 度（俗稱半步）。 信號分配 二相步進電機，工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為 ,步距角為 度；二相八拍為 ,步距角為 度。兩 相四拍為 ABBA’A’B’B’AAB,步距角為 度； 兩 相八拍為ABBBA’A’A’B’B’B’AAAB,步距角為 度 。 這里選取四拍的的工作方式。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第 3 章 設(shè)計總體思路 方案與思路 因為步進 電機的控制是通過脈沖信號來控制的， 將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。所以怎樣產(chǎn)生這個脈沖信號和產(chǎn)生怎樣的信號是電機控制的關(guān)鍵。用單片機來產(chǎn)生這個脈沖信號，通過單片機的 P1口輸出脈沖信號，因為所選電機是兩相的，所以只需要 P1口的低四位 ~ 分別接到電機的四根電線上。定時器定時來調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，通過鍵盤的按鈕，就可以改變定時初值從而改變了電機的轉(zhuǎn)速， P0口接 LED 數(shù)碼管，可以顯示當(dāng)前的電機轉(zhuǎn)速和按鈕狀態(tài)，具體結(jié)構(gòu)見 框圖 總框圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 圖 31 第 4 章 程序設(shè)計 主程序 進入主程序顯示初始化狀態(tài)，主程序由鍵盤程序、顯示程序、步進電機驅(qū)動程序三部分組成，主程序首先初始化各變量，步進電機驅(qū)動的各引腳均輸出高電平，然后調(diào)用鍵盤程序，并作判斷，有鍵按下，則調(diào)用鍵盤程序，并顯示出狀態(tài)。 ~p0.7 AT89C51 單片機 ~p2.3 ~ ~p3.4 步進電機 四位數(shù)碼顯示管 復(fù)位 、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) 加速、減速按鈕 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 圖 41 顯示子程序 轉(zhuǎn)速的顯示是給用戶最直觀的概念，知道電機 的轉(zhuǎn)的快慢，知道電機當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，而需要怎樣的速度，再對它進行加減速。而這個顯示是調(diào)用顯示子程序 。 具體流程圖如下： 開始 顯示初始化狀態(tài) “ —00” 按鍵檢測 Flag==0 Flag==1 Flag==2 以初始速度正向旋轉(zhuǎn)“ 0— 10” 以初始速度反向旋 轉(zhuǎn)“ 1— 10” 加速 減速 減速 加速 是否為極限速度 是否為極限速度 保持速度 顯示上限 速度加 /減 顯示改變 保持速度 顯示上限 速度加 /減 顯示改變 結(jié)束 N Y N Y N Y N Y 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 圖 42 鍵盤掃描子程序 鍵盤是我們唯一和電機溝通的橋梁，通過鍵盤的輸入從而改變電機的運行狀態(tài)，這里所需要的鍵盤數(shù)量不多，可以根據(jù)學(xué)習(xí)板做成獨立式鍵盤，鍵盤的焊接是行線接單片機 P3 口的 ~,通過調(diào)用 KEY 掃描鍵盤，調(diào)用延 時程序，再判斷是否有鍵按下，如果無鍵按下就返回繼續(xù)掃描，如果有鍵按下，則調(diào)用 delay 延時去抖動，再讀鍵值，等待鍵釋放，具體流程如下圖 ： 顯示 Flag==0? 第一個數(shù)碼管顯示“ 0”（正傳） Y Flag==2？ N 第一個數(shù)碼管顯示“ 1”（反轉(zhuǎn)） N 復(fù)位顯示 “—00” Y 第二位顯示 “—” 第 4 位顯示轉(zhuǎn)速。第三位顯示轉(zhuǎn)速 /10，第四位顯示轉(zhuǎn)速 %10 NEXT 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 圖 43 第 5 章 硬件設(shè)計 硬件的設(shè)計與選取 感應(yīng)子式步進電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高 ，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 感應(yīng)子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四 相運行，也可以作二相運行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。 步進電機的分類 感應(yīng)子式步進電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為： 42BYG(BYG 為感應(yīng)子式步進電機代號）、 57BYG、 86BYG、 110BYG、（國際標準），而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均為國內(nèi)標準。 鍵盤 掃描 復(fù)位是否按下 正轉(zhuǎn)是否按下 Flag==0 轉(zhuǎn)速為 10 反轉(zhuǎn)是否按下 Flag==1 轉(zhuǎn)速為 10 減？ 為最高速度？ 速度加 1 保持 20 加？ 為最低速度？ 速度減 1 保持 1 返回 Flag==2 轉(zhuǎn)速 =0 N Y Y N N Y Y N N Y Y N Y N 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 步進電機應(yīng)用于低速場合 每分鐘轉(zhuǎn)速不超過 1000 轉(zhuǎn)，（ 度時 6666PPS)，最好在 10003000PPS( 度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。 這里規(guī)定電機轉(zhuǎn)速 1~20 轉(zhuǎn)每分鐘。 步進電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。 這里要求不高，使用整步狀態(tài)。 于歷史原因，只有標稱為12V 電壓的電機使用 12V 外，其他電機的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值，可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議 ： 57BYG 采用直流 24V36V，86BYG 采用直流 50V,110BYG 采用高于直流 80V），當(dāng)然 12V 的 電壓除 12V 恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源，不過要考慮溫升。應(yīng)遵循先選電機后選驅(qū)動的原則。 綜上所述，電機選取 42BYG 系列感應(yīng)子式步進電機，兩相四拍整步狀態(tài)。 選用后建立起模塊如下： 圖 51 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機