畢設(shè)基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的控制器設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-11-18 10:02本頁(yè)面
【正文】 0 0 0x08 1 1 0 0 0x0c 0 1 0 0 0x04 0 1 1 0 0x06 0 0 1 0 0x02 0 0 1 1 0x03 0 0 0 1 0x01 1 0 0 1 0x09 圖 步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的代碼 由此可得電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的相 {0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09} 10 圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 顯示電路 為了能看出步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，我們用顯示電路的數(shù)碼管顯示電機(jī)的速度，主要是利用了單片機(jī)的 P0 口接一個(gè)兩位的共陽(yáng)極數(shù)碼管。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。 ULN2020 輸入只需要 5V 的電平，但是輸出可以高達(dá) 50V，因此它具有工作電壓高，電路增益高，可以提供大功率負(fù)載的特點(diǎn)，適應(yīng)于各種功 率驅(qū)動(dòng)電路。由于控制步進(jìn)電機(jī)需要高功率，而單片機(jī)不能直接提供給步進(jìn)電機(jī)。通過(guò)單片機(jī)的~ 輸出脈沖到 ULN2020 的 1B~4B 口，經(jīng)信號(hào)放大后從 1C~4C 出口分別輸出到電機(jī)的 ABCD 四相。復(fù)位電路使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。 7 電容起穩(wěn)定震蕩頻率，快速起震的作用。 由下圖可以看出，時(shí)鐘電路是在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外部接一個(gè)十二兆的晶振，同時(shí)在晶振的兩腳分別接了 22pf 的電容。 圖 控制電路原理圖 最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)一般由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理可以知道，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制主要是通過(guò)控制通入電機(jī)的脈沖頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。控制電路如圖 2 所示。驅(qū)動(dòng)電路主要是對(duì)單片機(jī)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。獨(dú)立按鍵控制模塊由開(kāi)關(guān)和按鍵組成，當(dāng)按下按鍵時(shí)，該系統(tǒng)就按照該按鍵控制的功能運(yùn)作。 5 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的硬件電路包括獨(dú)立按鍵控制模塊，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，數(shù)碼管顯示模塊和單片機(jī)最小系統(tǒng)四大部分。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用的方案如下：硬件部分實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和速度顯示功能，包括控制開(kāi)關(guān)模塊；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊和速度顯示模塊。（ 4）無(wú)零點(diǎn)漂移，控制精度高。（ 2）可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快，精度高，有大量的存儲(chǔ)單元。加入數(shù)碼管顯示速度的等級(jí)。該系統(tǒng)采用了單片機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)的各相驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路。并且在速度較高時(shí)，由于受到掃描周期的影響，相應(yīng)的控制精度就降低了。采用編程來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)，脈沖分配器將PLC 輸出的控制脈沖給步進(jìn)電機(jī)相應(yīng)的接線(xiàn)口上，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要是為了放大脈沖信號(hào)。它不但簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低成本，也提高了系統(tǒng)的可靠性和保密性。這樣顯得靈活度不高。如下圖所示： 脈沖控制器功率放大驅(qū)動(dòng)電路環(huán)形分配器步進(jìn)電機(jī) 圖 基于電子電路控制系統(tǒng) 此種方案成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是設(shè)計(jì)邏輯電路需要很多的 電子元器件，電路很是復(fù)雜。而步進(jìn)電機(jī)需要較大的功率，而電子電路產(chǎn)生的功率較弱，所以必須設(shè)計(jì)功率放大電路。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： ； 、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的控制； ，最低轉(zhuǎn)速為 1 轉(zhuǎn) /min，最高轉(zhuǎn)速為 19 轉(zhuǎn) /min； 。再加上一些獨(dú)立按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)調(diào)速，改變轉(zhuǎn)向的功能。所選的步進(jìn)電機(jī)是四相五線(xiàn)的，由于步進(jìn)電機(jī)需要高功率驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)不能與步進(jìn)電機(jī)直接相連，因此我們需要采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020 連接步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)。伴隨著科技的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)將在更多的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)功能更加強(qiáng)大，種類(lèi)也很繁多。到了八十年代國(guó)內(nèi)已經(jīng)掌握了步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制。那時(shí)候就生產(chǎn)出來(lái)圓形力矩電機(jī)。每年日本的步進(jìn)電機(jī)銷(xiāo)量達(dá) 3 億臺(tái)。世界上步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)最好的公司是日本東方公司，性能，質(zhì)量。由于現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，在國(guó)外步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)方面的應(yīng)用逐漸被代替。當(dāng)時(shí)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的所有半導(dǎo)體器件，例如邏輯運(yùn)算電路，電容耦合計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器等國(guó)內(nèi)都可以完全自主生產(chǎn)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 步進(jìn)電機(jī)雖然最早有國(guó)外人發(fā)明和使用的，但是在中國(guó)很早的時(shí)候已經(jīng)得到使用 了。步進(jìn)電機(jī)的明顯優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在電子計(jì)算機(jī)的許多外圍設(shè)備中，例如復(fù)印機(jī)，傳真機(jī)，軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)也在軍用儀器，通信和雷達(dá)設(shè)備，攝影系統(tǒng)，光電組合裝置，以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 由于步進(jìn)電機(jī)能夠精準(zhǔn)定位和方便調(diào)速，它被廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。（ 3）易于控制，能快速啟動(dòng)和停止，方便控 制方向和轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn)：（ 1）步進(jìn)電機(jī)的角位移與輸入脈沖成正比，沒(méi)有累計(jì)誤差。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)具有很好的精準(zhǔn)性，它按照固定的角度旋轉(zhuǎn)，我們可以通過(guò)控制電脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)是一種開(kāi)環(huán)控制的電機(jī)，它不需要反饋電路。 關(guān)鍵詞 ： 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī)控制 AT89C52 proteus 仿真 II Title The design of the control system of Step— motor Abstract The step motor control has a lot of as Electronic circuit control, PLC control and microprocessor controlled .But the flexibility of the electronic circuit to control stepper motor, PLC control at high frequencies, a small control accuracy. With the rapid development of science and technology, the application of SCM is constantly indepth, at the same time led the update of the traditional control tests with SCM stepper motor control is more flexible and convenient. This paper d
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