【正文】 計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配器、另一類是用硬件構(gòu)成的環(huán)形分配器，通常稱為硬環(huán)形分配器。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制原理 由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文） 8 直接接到交直流電源上，而必須使用專 用設(shè)備 — 步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列。 不難推出：電機(jī)定子上有 m 相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m 1)/m,1。往往采用 AABBBC－ CCAA 這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步 1/3 て改變?yōu)?1/6 て。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系 ，而方向由導(dǎo)電順序決定。 如 A 相通電， B， C 相不通電，齒 4 與 A 對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3 て ，這樣經(jīng)過 A、 B、 C、 A 分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1 前一齒）移到 A 相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按 A， B， C， A?? 通電，電機(jī)就每步（每脈沖） 1/3 て ,向右旋轉(zhuǎn)。 如 B 相通電， A， C 相不通電時(shí)，齒 2 應(yīng)與 B 對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過 1/3て ，此時(shí)齒 3 與 C 偏移為 1/3 て ，齒 4 與 A 偏移 （て 1/3 て） =2/3 て 。與齒 5 相對齊，（ A39。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則 ‘ 相數(shù) ’ 將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角 [8]。/176。/176。/176。 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù) 產(chǎn)生不同對極 N、 S 磁場的激磁線圈對數(shù)， 是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。 、整步工作時(shí)為 176。/176。 電 機(jī)固有步進(jìn)角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本方案所選用的步進(jìn)電機(jī) [6]。 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般 為 度或 15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動(dòng)都很大。步進(jìn)電機(jī)可以作為一 種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差的特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單 ，廣 泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制 [5]。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(yùn)行的。2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的介紹 5 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的介紹 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本原理 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角 位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，指令功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快，可靠性高及靈活性好開發(fā)也較為容易，國內(nèi)近些年來已將其廣泛應(yīng)用 [4]。 。 ，控制精度高。微處理器的控制方式是有軟件完成時(shí)，如果需要修改控制規(guī)律，一般不必改變系統(tǒng)的硬件電路，只需修改程序即可。 單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)，它在一個(gè)集成芯片中，集成有微處理器 （ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM 和 ROM）、基本的 I/O 接口以及定時(shí) /計(jì)數(shù)部件，即在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能 [3]。因此它已經(jīng)被廣泛地用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。因此非常適合于單片機(jī)控制 [2]。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖 的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。現(xiàn)代控制技術(shù)中普遍采用的方式為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單成本低但其精度不是太高；閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)高精度的控制，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜投入成本高。對這個(gè)問題的解決辦法，除了改善負(fù)載特性及附加機(jī)械阻尼外，還可以在驅(qū)動(dòng)電源方面加以改善，如引入電磁阻尼、采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)等辦法來解決。需配合機(jī)械減速機(jī)構(gòu)以達(dá)到所需要的脈沖當(dāng)量精度，但是，機(jī)械系統(tǒng)的增加也同時(shí)帶來了一個(gè)誤差源。以應(yīng)用最廣的 8 極 50 齒兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，其步距角為 176。由于旋轉(zhuǎn)電勢基本上與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電勢越大，繞組電流越小，從而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。繞組導(dǎo)通和截止都會(huì)產(chǎn)生較大的反電勢，而截止時(shí)反電勢將對驅(qū)動(dòng)級器件的安全產(chǎn)生有害的影響。電動(dòng)機(jī)各相繞組都是繞在鐵心上的線圈，所以都有較大的電感。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能，除與電動(dòng)機(jī)自身的性能有關(guān)外，也在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的性能。國外雖然有通用的各種類型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，但大都存在價(jià)格昂貴，與我國的系統(tǒng)連接不匹配等問題。這就要求不斷研制出高性能高可靠性高集成化低價(jià)位的驅(qū)動(dòng)器和低成本的單片機(jī)控制滿足需求。其次，電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，高性能永磁材料的應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)起到明顯的作用自不待說，驅(qū)動(dòng)技術(shù)改進(jìn)的作用也不容忽視，特別是微步驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和成熟，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率和特 性與相數(shù)的關(guān)系不大，對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，今后的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生很大的影響，也提出了一系列新的研究課題和方向。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)今后的發(fā)展，依賴于新材料的應(yīng)用，設(shè)計(jì)手段的完善，以及與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的最佳配合。使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控 制系統(tǒng)達(dá)到了一個(gè)新的水平。驅(qū)動(dòng)器控制電路發(fā)展的一個(gè)重要方面是集成電路專用芯片的采用。用這種器件做成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定及運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，功率開關(guān)管多采用功率場控晶體管 (MOSFET)和全控型器件 (IGBT)?？煽毓桦m然觸發(fā)簡單，但關(guān)斷困難，總的來說線路較復(fù)雜、易形成誤觸發(fā)、可靠性也差；且不便于調(diào)試和維護(hù)、抗干擾能力不好。 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文） 2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的使用性能與它的驅(qū)動(dòng)電路有密切的關(guān)系，隨著電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)及其器件的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)器的面貌不斷改變。然而由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和其 它電機(jī)有著很大的差別，具有其它電機(jī)所沒有的特性。從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展歷史來看，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)不同，有 2 相、 3 相、 4相、 5 相、 9 相等。在國外，特別是工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)早已規(guī)模化生產(chǎn)，我國與之相比還有相當(dāng)大的差距。而在我國，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研制最早始于 1958 年。日本有很多公司生產(chǎn)，像 JAPAN SERVO， SANYO DENKI等。 國外步進(jìn)電動(dòng)機(jī)研究較早，對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究一直很活躍，如今正在研究開發(fā)以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高性能伺服系統(tǒng)。具有分辨率高，控制功率小等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)種類，至今沒發(fā)現(xiàn)更合適取代它的產(chǎn)品。既有反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基于氣隙磁導(dǎo)變化的特征，又有軸向恒定磁場的永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征。經(jīng)過近七十多年的發(fā)展，逐漸形成以混合式和反應(yīng)式為主的產(chǎn)品格局。做為機(jī)床控制、電子瞄準(zhǔn)、工業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用的重要執(zhí)行部件，顯示出廣闊的發(fā)展前景。用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)，具有成本低，控制簡單，容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。它是利用電脈沖信號進(jìn)行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。并且由傳感器 FCSPX302 采集轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)而進(jìn)行關(guān)于速度的閉環(huán)控制，經(jīng)過仿真驗(yàn)證電路證明，該仿真控制系統(tǒng)的隨動(dòng)性能好，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 摘 要 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移 (或線位移 )的電磁裝置，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化 成為角位移，所以被認(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件 ，由于其精確性以及其良好的性能在實(shí)際當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用 學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明 確的說明并表示了謝意。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 基于 Proteus的步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制仿真 摘要 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 III 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文 摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部 分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本文介紹了以 51 系列單片機(jī) AT89S51 為控制核心所設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，從系統(tǒng)的硬件仿真電路以及軟件的設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了對步進(jìn)電機(jī)的控制。 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)電機(jī) ， 閉環(huán) ， 控制 摘要 V ABSTRACT III ABSTRACT Stepper motor is a pulse signal is converted into the corresponding angular displacement (or linear displacement) of electromagic devices, because step motor does not need A/D conversion, digital pulse signal can be directly transformed into angular displacement, so It is considered to be an ideal actuator of CNC machine tools. Because of its good performance and accuracy in practice has been widely applied. This paper introduces to 51 series microcontroller AT89S51 as control core design of stepping motor control system, From the hardw