基于單片機的步進電機控制器設計畢業(yè)論文-wenkub.com
2024-11-08 14:55 本頁面
【正文】 在本設計中作為電機正常工作比較重要的電機驅動模塊 ，本設計中是采用驅動芯片 L298 及其外圍電路來實現(xiàn)的，其特點是成本低，可靠性高，出現(xiàn)問題容易維護，實現(xiàn)相對容易等特點。 系統(tǒng)軟件主流程圖 當給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復位電路對系統(tǒng)進行上電復位系統(tǒng)經過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應的操作，當有按鍵按下的時候程序便調用并執(zhí)行相應的子程序，其具體的主流程圖 如下所示： 圖 主程序圖 開始 系統(tǒng)初始化 Y N 按鍵判斷 相應按鍵子程序 相應顯示子程序 結束 16 系統(tǒng)初始化流程圖 對相應的系統(tǒng)參數進行初始化，包括系統(tǒng)上電默認運 行參數設定，包括兩相四拍的工作方式，初始速度檔位是 30 轉 /分，系統(tǒng)中斷設定，定時器設定，載入定時器初值和默認的工作參數等 ，具體流程圖如圖 所示。 圖 雙電壓驅動的原理圖 14 圖 高低壓驅動的原理圖 IH IL t t 0 0 圖 高低壓管輸入信號 15 第 4 章 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn) 本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、 延時子程序 、 按鍵響應程序，數碼管顯示程序，讀 ADC0804 子程序 及控制脈沖輸出幾部分，事實上每一部分都是緊密相關的，每個功能模塊對于整體設計都是非常重要，單片機 AT89S51 通過軟件編程才能使系統(tǒng)真正的運行起來，軟件設計的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運行質量。在每相導通期間，低壓管輸入信號 LI 與高壓管輸入信號 HI 見圖 所示。 高低壓驅動的原理線路如圖 所示，初看起來，與雙電壓驅動電路似乎差別不大，但實際上工作過程截然不同。對比前述單電壓驅動，其導通時銅損為 2iR，而串電阻后的導通銅損為 2()si R R? ，所以電源提供的功率大部分都消耗在串聯(lián)電阻上。對于確定的步進電動機，繞組電感已經確定。因此，當三極管導通時，電源電壓全部作用在電動機繞組上。以下分別簡單介紹前二種驅動方式的工作原理和優(yōu)缺點。驅動級線路，既要保證繞 組有足夠的電流電壓及正確的波形，同時要保證功率放大器件 11 的安全運行，另外，還應有較高的效率、較小的功耗、較低的成本。為使電流盡快截止，必須設計適 當的續(xù)流回落。 驅動器的特點 為 使步進電動機滿足各種需要的輸出，驅動級必須對電動機繞組提供足夠的電壓和電流，但步進電動機與一般電子設備的驅動有很多不同點，其主要表現(xiàn)在： 1．各相繞組都是開關工作，多數電動機繞組都是連續(xù)的交流或直流，而步進電動機各相繞組都是脈沖式供電，所以繞組電流不是連續(xù)的。 推動級的作用是將較小的信號加以放大，變成足以推動驅動級的較大的信號。因此，步進電動機轉速的高低、升速或降速、起動或停 止都完全取決于 CP 脈沖的有無或頻率的高低。 步進電動機驅動器的主要構成如圖 所示，一般由環(huán)形分配器、信號處理級、推動級、驅動級等各部分組成，用于功率步進電動機的驅動器還需要有多種保護電路。首先介紹了傳統(tǒng)的驅動方式 :單電壓驅動 (包括單電壓串電阻驅動 )、雙電壓驅動 (包括高低壓驅動 )和恒流斬波驅動的工作原理及優(yōu)缺點，然后重點介紹了細分驅動方式的原理及其模型。在每交換半步的過程中，由于其 中一個繞組沒有通電，所以作用在轉子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。例如，一個 90176。 兩相步進時，轉子與定子兩相之間的軸線處對直。在第 2 步中，兩相定子的 A 相關閉，而 B 和 a 相（此時的 a 相通電極性與第 1 步 A 相反）同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關系，其磁場將轉子固定在圖示 step2 位置。 圖 激勵線圈產生電磁場 6 圖 兩相電機的單相通電 步進順序 兩相電機的雙相通電步進順序 圖 中顯示的步進順序稱為“單相激勵”步進。在第 3 步中， B相關閉、 A 相通電，但極性與第 1 步相反，這促使轉子再次旋轉 90176。通過改變定子線圈的通電順序可使電機轉子產生連 續(xù)的旋轉運動。 電機將電能轉換成機械能，步進電機將電脈沖轉換成特定的旋轉運動。當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場，該矢量場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉一個角度。轉子的極數和定子的極數相同，所以一般步距角比較大。 目 前使用最為廣泛的為反應式和混合式步進電機 [7]。但是使用這種驅動方式的電機，其繞組的電流 波形在高壓工作結束和低壓工作開始的銜接處呈凹形，致使電機的輸出力矩有所下降。 單電壓串電阻驅動是在單電壓驅動技術的基礎上為電樞繞組回路串入電阻，用以改善電路的時間常數以提高電機的高頻特性。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。 基于單片機的控制 采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結合的控制方法。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成
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