【正文】 進電機作為一種數(shù)字動力元件的出現(xiàn)，則大大的改善了此情況。在動力方面，由于傳統(tǒng)電機為模擬電子范疇，并不能直接與以計算機為代表的數(shù)字電子設備直接配合使用。由于負載過大，此處必須加上個阻值為10K的上拉電阻。如圖： 按鍵開關(guān)部分 其中上面的開關(guān)代表轉(zhuǎn)速等級增加一級，下面的開關(guān)代表速度等級降一級，如圖： 驅(qū)動芯片部分 。為了實際電路中連線方便。使得步進電機正常工作。 又因為達林頓管放大倍數(shù)為兩個三極管放大倍數(shù)之積，達到比較可觀的功率放大作用。 此時負載中有電流產(chǎn)生。 圖45 ULN2003電路圖（含負載） 由圖45所示，ULN2003A本質(zhì)為達林頓管，其中Q1，Q2，R2，R3本質(zhì)為以放大倍15數(shù)被加大的三極管。因此就必須在單片機I/O接口下方接功率驅(qū)動單元。以此時序，按照一定的頻率，步進電機就可穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動。為方便編程與描述，本文采用單片機的雙四拍運行時序，則其通電線圈按照時序依次為：藍粉、粉黃、黃橙、橙藍。 圖44 28BYJ48型步進電機接線指示圖 表41步進電機輸入信號分布表連線序號導線顏色 分配順序12345紅++++4橙++——3黃+——+2粉——++1藍—++— 如圖44所示，28BYJ48型步進電機接內(nèi)部共有四相線圈，其中Vcc端共接在一起，為紅線。電源和變壓整流電路為單片機和驅(qū)動芯片的正常工作提供安全穩(wěn)定的直流高電平。 圖43 驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 由圖43可知，本系統(tǒng)通過計算機設定步進電機的運行速度，將這些參數(shù)和控制程序通過數(shù)據(jù)串口燒錄到單片機中。 RST/VPD：復位信號，當輸入信號延續(xù)2個周期以上的高電平有效，用以完成單片機復位初始化操作。 EA/VPP：訪問程序存儲器控制信號，當其為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部的程序存儲器，當其為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部存儲器開始的，并可延至外部程序存儲器。這時，P3口作為第二功能使用。它們的輸出驅(qū)動電路設有內(nèi)部上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路（OC門）電路或漏極開路電路所驅(qū)動，而無須外接上拉電阻。在作為通用I/O口時，由于輸出驅(qū)動電是開漏方式，由集電極開路（OC門）電路或漏極開路電路驅(qū)動時需外接上拉電阻；當作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時，口線輸出不是開漏的，無須外接上拉電阻。 P0、PPP3口的電平與CMOS和TTL電平兼容。可實現(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式—空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結(jié)CPU，但RAM定時器、串口和中斷系統(tǒng)仍然工作；掉電模式保存RAM的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器，導致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。故在本次設計中采用了其中的低功耗型80C52單片機。 第4章 驅(qū)動系統(tǒng)硬件組成及具體驅(qū)動方案分析 關(guān)于80C52單片機的介紹 單片機以其體積小、功能齊全、價格低廉、可靠性高等優(yōu)點，在各個領域都獲得了廣泛的應用。在驅(qū)動過程中，ULN2003起到將控制信號功率放大和信號反相的作用。由于ULN2003A具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強，而且集成有續(xù)流二極管等特點，以及其對單片機的專用性。 目前已有多種用于小功率步進電動機的集成功率驅(qū)動接口電路可供選用。這種功率接口的特點是：高頻響應大大提高，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復雜。如此反復，電機繞組電流就穩(wěn)定在由給定電平所決定的數(shù)值上，形成小小的鋸齒波，如圖35所示。此時電流將按指數(shù)曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。當電流不大時，VT1和VT2同時受控于走步脈沖，當電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被封鎖，電源U被切除。圖35是斬波恒流功率接口原理圖。使電機具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。一般可取13ms。高低壓驅(qū)動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應保持同步，且前沿在同一時刻跳變，如圖34所示。高低壓驅(qū)動的設計思想是，不論電機工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電流。這種電路可使電機在高頻段也有較大出力，而靜止鎖定時功耗減小。當Uh低電平，TH關(guān)斷，DL正偏置，低電壓UL對繞組供電。這種功率接口需要兩個控制信號，Uh為高壓有效控制信號，U為脈沖調(diào)寬驅(qū)動控制信號。 圖32 單電壓功率驅(qū)動接口及單步響應曲線 雙電壓驅(qū)動的功率接口如圖33所示。一般情況下，簡單單電壓驅(qū)動線路中，Rs是不可缺少的。驅(qū)動單元與步進電動機直接耦合，也可理解成步進電動機微機控制器的功率接口，這里對步進電機各種驅(qū)動接口進行簡單的介紹。/64 5．驅(qū)動方式：4相8拍 6．牽入轉(zhuǎn)矩：≧(120Hz) 7．打滑扭力： 8．溫升：50K（5VDC 工作頻率：120Hz) 9．噪音：小于35dB（120Hz) 10．絕對耐壓：600VAC/1s 第3章 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)及驅(qū)動接口選擇 步進電動機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅(qū)動器，如圖31所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護單元等組成。7%（25176。最終選擇型號為28BYJ48的四相五線步進電機。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。 圖21 四相步進電機步工作進示意圖 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。它有時也稱作永磁感應子式步進電動機。 3．混合式步進電動機(HB)。 2．永磁式步進電動機(PM)。 目前常用的有三種步進電動機： 1．反應式步進電動機(VR)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。 4．步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。 3．當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。 步進電機的特點 1．一般步進電機的精度為步進角的3%5%，且不累積。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。 保持轉(zhuǎn)矩：是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。、176。、176。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，176。)這個步距角可以稱之為“電機固有步距角”它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。(176。電機出廠時給出了一個步距角的值，176。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 第2章 步進電機的基本原理、分類和選擇 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)，當步進電機接收到一個脈沖信號，它就按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。在Keil中編程并調(diào)試，Proteus中進行仿真，并很好地模擬出實驗結(jié)果。 課題主要內(nèi)容 本課題將分析步進電機的工作原理，并簡單介紹其各種驅(qū)動方式。鑒于上述情況，本文決定以四相混合式步進電機為例敘述其基本工作原理及設計簡單的驅(qū)動程序。僅僅處于一種盲目的仿制階段。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 發(fā)展概況 雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。研究步進電機的控制方法，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。步進電機作為一種控制用的特種電機，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、控制方便。如果在機械結(jié)構(gòu)中再配以滾珠絲杠，那步進電機的高精度轉(zhuǎn)角就可以轉(zhuǎn)換為高精度直線位移，這在以精度為要求的現(xiàn)代機械控制中是極其重要的一點。關(guān)鍵詞：步進電機；AT89C52