基于單片機的三相步進電機控制系統(tǒng)設計-文庫吧資料
2025-07-03 19:23本頁面
【正文】 循環(huán)程序設計方法。17表 2 雙三拍的相位控制控制位步序 C 相B 相A 相工作狀態(tài)控制模型1 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H2 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H3 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H（3）三相六拍工作方式在這種工作方式下,繞組以 A—AB—B—BC—C—CA—A 時序(或反時序)轉換 6 次,磁場旋轉一周,轉子前進一個齒距,每次切換均使轉子轉動 1. 5176。以這種方式通電,轉子齒所處的位置相當于六拍控制方式中去掉單三拍后的三個位置。這時步距角 b?(度)為： mzb/360?? ○ 1式中:m──定子相數(shù)。 步進電機工作模塊 步進電機的工作方式說明（1）三相單三拍工作方式在這種工作方式下,A、B、C 三相輪流通電,電流切換三次,磁場旋轉一周,轉子向前轉過一個齒距角。14圖 8 數(shù)碼管顯示模塊原理圖15開始數(shù)碼管顯示清零啟動？選擇工作模式正轉？b 賦予正向指針增量 b 賦予反向指針增量紅燈亮 黃燈亮P3 輸出控制模塊使電機運轉P1 口改變？步數(shù)自增一調用步數(shù)顯示程序綠燈亮NNNYYY5 軟件設計 系統(tǒng)總體設計圖 9 系統(tǒng)總流程圖16設計說明：首先是數(shù)碼管顯示清零，單片機再讀入 P1 口輸入的按鍵狀態(tài)，先判斷是否啟動，如果沒有啟動則是綠燈亮并再判斷，如果啟動了，就接著判斷所需的電機工作模式，再讀入 P1 口狀態(tài)判斷電機的轉向，輸出控制信號為正轉紅燈亮，反轉黃燈亮，由此可以讓步進電機按照指定的方式運轉，并且累計步數(shù)再顯示到數(shù)碼管上。通過分時輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。這樣可以提高電流，有利于二極管的導通，我們可以通過控制 P3 口的數(shù)據(jù)，實現(xiàn) LED 的亮滅。圖 6 步進電機模塊原理圖13 工作狀態(tài)顯示模塊LED 發(fā)光二極管顯示步進電機的工作狀態(tài)，它們分別接到單片機的 ~。只需在軟件編寫上控制算法便可以調節(jié)這三個端口的高低電平來控制步進電機的開啟與停止，正反轉以及工作模式。（3）K4 為正/反轉控制開關，控制步進電機的轉向。各按鍵功能：（1）K0K2 為工作模式控制開關，KO 接電時，為步進電機單三拍工作模式；K1 接電12時，為步進電機雙三拍工作模式；K2 接電時，步進電機工作模式為三相六拍。當開關斷開，就是輸入到單片機對應端口高電平，而開關閉合，是使端口接地，輸入低電平。 如圖 5 所示，這是唯一的一塊輸入模塊的設計。這種抖動可能會造成按一次鍵產生的開關狀態(tài)被 CPU 誤讀幾次。單片機的 VCC 和 GROUD 都隱藏了，已自動接好，VCC 應設為+5V。11圖 4 單片機模塊原理圖此設計中接的是 12MHZ 的晶振，故一個機器周期為 1/12us。 各部分硬件原理圖設計 單片機控制模塊單片機選用最經(jīng)典的 80C51，其 4 個 I/O 口都要用到， P3 接步進電機驅動電路及工作狀態(tài)顯示模塊，P0 和 P2 分別接步數(shù)顯示中對數(shù)碼管的字段控制及數(shù)碼管片選，P1 接工作狀態(tài)控制電路,，時鐘用內部方式需外接晶體振蕩器。這里選用動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式，每一位的顯示器都需要配一個 8 位輸出口來輸出該字位的七段碼，需要片外擴展輸出口。9要控制多位的顯示電路，需要有字段控制和字位控制。 步數(shù)顯示模塊原理步數(shù)顯示模塊和工作狀態(tài)顯示模塊，都是通過單片機輸出信號控制發(fā)光二極管 LED 的亮滅。如果按反序通電換相 ,即則電機就反轉。 步進電機的轉向控制如果給定工作方式正序換相通電 ,步進電機正轉。為了使電機轉動平滑 ,減小振動 ,可在步進電機控制脈沖的上升沿和下降沿采用細分的梯形波 ,可以減小步進電機的步進角 ,提高電機運行的平穩(wěn)性。 六拍運行方式轉換時始終有一相繞組通電，且步距角較小，故工作穩(wěn)定性好，但電源較復雜，實際應用較多。單三拍運行的突出問題是每次只有一相繞組通電，在轉換過程中，一相繞組斷電，另一相繞組通電，容易發(fā)生失步；另外單靠一相繞組通電吸引轉子，穩(wěn)定性不好，容易在平衡位置附近震蕩，故用的較少。這六中通電狀態(tài)的順序可以使 AABBBCCCAA……或者 A CACBCBABA……六拍通電方式中，有一個時刻兩個繞組同8時通電，這時轉子齒的位置將位于通電的兩相的中間位置。 三相雙三拍運行方式三相雙三拍運行方式：每次都有兩個繞組通電，通電方式是 ABBCCAAB……，如果通電順序改為 ABCABCAB……則步進電機反轉。這時轉子轉過的角度是 30 度。如果改變步進電動機的轉動方向，只要將定子各繞組通電的順序改為 A 相C 相B 相A 相，轉子轉動方向即改為順時針方向。第三個脈沖到來后，是 C 相繞組通電，而 A、B 相不通電，這時轉子的3 齒會與 C 組對齊，轉子的位置如圖（c)所示，與圖（b)比較，又逆時針轉過了一個角度。 三相單三拍運行方式：下頁圖所示為反應式步進電動機工作原理圖，若通過脈沖分配器輸出的第一個脈沖使 A 相繞組通電，B,C 相繞組不通電，在 A 相繞組通電后產生的磁場將使轉子 上產生反應轉矩，轉子的 380C51單 片 機 核 心 控 制LED數(shù) 碼 管 顯示 步 數(shù) 模 塊 步 進 電 機 工作 模 塊按 鍵 選 擇 工作 狀 態(tài) 模 塊 LED顯 示 工 作狀 態(tài) 模 塊7齒將與定子磁極對齊，如果圖（a）所示。由于通電順序不同，其運行方式有三相單三相拍、三相雙三拍和三相單、雙六拍三種（注意：上面“三相單三拍”中的“三相”指定子有三相繞組；“拍”是指定子繞組改變一次通電方式；“三拍”表示通電三次完成一個循環(huán)。整體框圖如圖 1。由此可知所需要設計一個系統(tǒng)，可以通過不同按鍵來選擇步進電機的工作方式，且有L
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