基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)
2024-11-12 14:55本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。二維工作臺(tái)作為被控對(duì)象通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)。文中討論了一種以最少參數(shù)確定一條圓弧軌跡的插補(bǔ)方。法和步進(jìn)電機(jī)變頻調(diào)速的方法。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)采用了軟硬件協(xié)同仿真的方。法，可以有效地減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期和成本。最后給出了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對(duì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流輪。而不受負(fù)載變化的影響，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差，精度高，正是由于步進(jìn)電機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。面的快速發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生了革命性變革。優(yōu)點(diǎn)明顯的步進(jìn)電機(jī)被廣。因而，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)控制的研究也就顯得尤為重要了。步進(jìn)電機(jī)與控制電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路組成一體，構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)。此種控制電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)一般步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分任務(wù)。
【正文】 高低壓驅(qū)動(dòng)的原理線路如圖 所示，初看起來(lái)，與雙電壓驅(qū)動(dòng)電路似乎差別不大，但實(shí)際上工作過(guò)程截然不同。圖中 所示為每相的單元線路。主回路由高壓管 HT 、電動(dòng)機(jī)繞組、低壓管 LT 串聯(lián)而成。 HU 加高壓， LU 加低電壓，電動(dòng)機(jī)繞組回路不串電阻。在每相導(dǎo)通期間，低壓管輸入信號(hào) LI 與高壓管輸入信號(hào) HI 見(jiàn)圖 所示。當(dāng) LI 為高電平時(shí)，該相導(dǎo)通；當(dāng) LI 為低電平時(shí)，該相截止。高壓管的輸入信號(hào) HI 是由 LI 信號(hào)的前沿信號(hào)獲得的， HI 前沿與 LI 同步。但脈沖寬度要比 LI 小得多，高低壓驅(qū)動(dòng)可保證在很寬的頻段 內(nèi)都能保證相繞組有較大的平均電流，在截止時(shí)又能迅速釋放，因此能產(chǎn)生較大的且較穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩，因此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可得到較高的響應(yīng)。 圖 雙電壓驅(qū)動(dòng)的原理圖 14 圖 高低壓驅(qū)動(dòng)的原理圖 IH IL t t 0 0 圖 高低壓管輸入信號(hào) 15 第 4 章 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、 延時(shí)子程序 、 按鍵響應(yīng)程序，數(shù)碼管顯示程序，讀 ADC0804 子程序 及控制脈沖輸出幾部分，事實(shí)上每一部分都是緊密相關(guān)的，每個(gè)功能模塊對(duì)于整體設(shè)計(jì)都是非常重要，單片機(jī) AT89S51 通過(guò)軟件編程才能使系統(tǒng)真正的運(yùn)行起來(lái)，軟件設(shè)計(jì)的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。 程序流程 圖的設(shè)計(jì)遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細(xì)分到每一個(gè)模塊的流程。在流程圖中把設(shè)計(jì)者的控制過(guò)程梳理清楚。 具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細(xì)講解。 系統(tǒng)軟件主流程圖 當(dāng)給系統(tǒng)供電以后，通過(guò)單片機(jī)復(fù)位電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行上電復(fù)位系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初始化以后，便開(kāi)始執(zhí)行按鍵查詢等待相應(yīng)的操作，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候程序便調(diào)用并執(zhí)行相應(yīng)的子程序，其具體的主流程圖 如下所示： 圖 主程序圖 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 Y N 按鍵判斷 相應(yīng)按鍵子程序 相應(yīng)顯示子程序 結(jié)束 16 系統(tǒng)初始化流程圖 對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，包括系統(tǒng)上電默認(rèn)運(yùn) 行參數(shù)設(shè)定，包括兩相四拍的工作方式，初始速度檔位是 30 轉(zhuǎn) /分，系統(tǒng)中斷設(shè)定，定時(shí)器設(shè)定，載入定時(shí)器初值和默認(rèn)的工作參數(shù)等 ，具體流程圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)初始化流程圖 開(kāi)始 定時(shí)器中斷允許 定時(shí)器 0工作方式 2 載入定時(shí)器初值 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 開(kāi)啟 載入默認(rèn)工作參數(shù) 各個(gè)窗口初始化 17 第 5 章 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)為期一學(xué)期的學(xué)習(xí)和努力，本次設(shè)計(jì)順利完成，具體結(jié)論如下： 采用單片機(jī)作為控制核心，利用其強(qiáng)大的功能，把鍵盤(pán)電路和 數(shù)碼管 顯示電路 ，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)電流檢測(cè)電路 有機(jī) 的結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)操作方便，交互性強(qiáng)的簡(jiǎn)單 系統(tǒng)。 通過(guò)系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成了全部的設(shè)計(jì)任務(wù)，具體功能如下：完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，能通過(guò)鍵盤(pán)電路控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速最低 25轉(zhuǎn) /分，最高轉(zhuǎn)速 180 轉(zhuǎn) /分；通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了通過(guò)單片機(jī)能輸出兩相四拍和兩相八拍的脈沖控制序列。驅(qū)動(dòng)電路能提供 12V， 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；整個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動(dòng)方向，檢測(cè)到的電機(jī)電流的大小等都能通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)；整個(gè)的成果形式是最終以步進(jìn)電機(jī)控制電路板的形式展示出來(lái)了。 在本設(shè)計(jì)中作為電機(jī)正常工作比較重要的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ，本設(shè)計(jì)中是采用驅(qū)動(dòng)芯片 L298 及其外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是成本低，可靠性高，出現(xiàn)問(wèn)題容易維護(hù)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易等特點(diǎn)。 在電機(jī)工作模式上，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的兩相四拍和兩相八拍兩種脈沖控制方式。 18 參考文獻(xiàn) [1]王迎旭 .《 單片機(jī)原理及及應(yīng)用 》 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [2]張迎新 .《 單片微型計(jì)算機(jī)原理 》 、 《 及接口技術(shù) 》 .北京：國(guó)防工業(yè)出版社 [3]周向紅 .《 51 系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程 》 .北京：北京航天航空大學(xué)出版社 [4]郭天祥 .《 新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 》 .北京：電子工業(yè)出版社 [5]張家生 .《 電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ) 》 [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2020. [6]馬淑華，王鳳文，張美金 .《 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 》 [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2020. [7]顧德英，張健，馬淑華 .《 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 》 [M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2020. [8]華成英，童詩(shī)白 . 《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》 [M]. 北京：高等教育出版社， 2020 [9]張靖武，周靈彬 .《 單片機(jī)系統(tǒng)的 PROTEUS 設(shè)計(jì)與仿真 》 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2020
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