【正文】 進行具體描述。單四拍與雙四拍的步距角相等，但是單四拍的轉動力矩小。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，那么轉子就會按照A、B、C、D的順序旋轉。圖21 四相步進電機工作原理圖開始時，開關SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子和0、3號齒對齊，同時轉子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。步進電機的角位移量與脈沖個數(shù)成正比，它的轉速與脈沖頻率成正比，在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖個數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個電脈沖信號，電機則轉過一個步距角。同一步進電機可配不同細分的驅動器以改變精度和效果。/微步）。/步，配上半步驅動器后，176。最受歡迎的是兩相混合式步進電機，約占97%以上的市場份額，其原因是性價比高，配上細分驅動器后效果良好。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好，步距角小，但結構復雜、成本相對較高。）。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角（176。、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。反應式：定子上有繞組、轉子由軟磁材料組成。因為步進電動機能直接接收數(shù)字量的輸入，因此特別適合于微機控制。每輸入一個脈沖到脈沖分配器，電動機各相的通電狀態(tài)就發(fā)生改變，轉子會轉過一定的角（稱為步距角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。 步進電機的基本介紹步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。第二章 步進電機及其工作原理的介紹步進電機由于其優(yōu)點是結構簡單、運行可靠、控制方便。軟件設計包括鍵盤控制、步進電機脈沖的控制程序，最終要實現(xiàn)對步進電機轉動方向及轉動速度的控制，軟件采用在CCS軟件環(huán)境下編輯的C語言。本設計是采用MSP430G2553單片機對步進電機的控制，通過I/O口輸出的時序方波作為步進電機的輸入控制信號，信號經(jīng)過芯片ULN2003驅動步進電機；同時，用2個按鍵來對電機的狀態(tài)進行控制,系統(tǒng)由硬件電路設計和軟件程序編程兩部分組成。國外在小功率的地方，還是使用步進電機，比如一些工業(yè)器材，工業(yè)生產(chǎn)設備，打印機，復印件，速印機，銀行自動柜員機。國外在大功率的工業(yè)設備驅動上，目前已經(jīng)基本不使用大扭矩步進電動機，因為從驅動電路的成本，效率，噪音，加速度，絕對速度，系統(tǒng)慣量與最大扭矩來比較，較為不劃算，還是用直流電機和電動機編碼器整體技術和經(jīng)濟指標高。70年代中期至80年代中期為成品開發(fā)階段，新品種高性能的電動機不斷被開發(fā)。中等耐壓的大功率半導體器件等也完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。我國步進電機的研究及設計制造起開始于本世界50年代后期，從50年代后到60年代后，主要是高等院校和科研機構為研究一些裝置而應用或研發(fā)少量產(chǎn)品。整個控制的核心采用MSP430單片機，它以其獨特的低耗能，強大的中斷控制，特別是其易編程也是不可多得的優(yōu)點。它大量用于消費類產(chǎn)品（打印機、照相機、雕刻機）、工業(yè)控制（數(shù)控機床、工業(yè)機器人）、醫(yī)療器械等機電產(chǎn)品中。此電機可以作為一種控制用的特種電機，其特點是結構簡單、運行可靠、控制方便。當步進電機驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按照設定的方向旋轉一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉按照固定的角度一步一步運行。隨著微電子和計算機技術行業(yè)的發(fā)展，對步進電機的需求與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有廣泛應用。步進電機是目前最常見的一種控制電機，因此在各個領域中得到廣泛應用。 The frequency of the electrical motor rotational speed. Using MSP430 single chip microputer of four mon I/O port for the electricity order of stepper motor and the polarization time programming control, in order to realize the speed of the motor and steering adjustments. This system consists of two parts, hardware circuit design and software programming.The design looks be like simple, but organic will step motor and 430 single chip microputer is a bination of relevant knowledge, at the same time, the microputer principle and motor learning course from theoretical study to practice, thus has a strong practical significance. Will apply to the design study wallmounted airconditioner air door movement adjustment, reasonable adjustment will be convenient to the life of people, meet people39。此項設計研究將應用于壁掛式空調風門運動的調整，合理地調整將方便于人們的生活，滿足人們的各種需求。本系統(tǒng)由硬件電路設計和軟件編程兩部分組成。通過分析步進電機的工作原理:電脈沖數(shù)決定電機的轉動圈數(shù)；電脈沖的頻率決定電機轉動的速度。天津工業(yè)大學2013屆本科生畢業(yè)論文天津工業(yè)大學畢業(yè)論文基于MSP430單片機的壁掛式空調風門運動控制系統(tǒng)設計姓 名 胡健民 學 院 電氣工程與自動化學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化指導教師 張海華 職 稱 工程師 2013年6月1日摘 要步進電機是機電數(shù)字控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件，由于其精度高，體積小，控制方便靈活，因此在智能儀表和位置控制中得到了廣泛的應用。本系統(tǒng)的主要工作是應用低功耗MSP430單片機控制步進電機的旋轉方向和啟停，以實現(xiàn)壁掛式空調風門出風風向的控制。利用MSP430單片機的四個普通I/O口對步進電機的通電順序及通電時間進行編程控制，以實現(xiàn)電機的轉速和轉向調整。此項設計看似簡單，但有機的將步進電機和430單片機的相關知識結合了起來，同時將微機原理和電機學等課程從理論學習上升為實踐，因此具有很強的現(xiàn)實意義。關鍵詞：msp430單片機；步進電機；空調Abstract Stepper motor is a mechanical and electrical actuators, is monly used in digital control system because of its high precision, small volume, convenient control and flexible, so the intelligent instruments and has been widely used in position control.The main work of this system is the application of low power consumption MSP430 single chip microputer to control stepping motor direction of rotation and rev. Stop, so as to realize the control of wallmounted airconditioner air door out of the wind direction. By analyzing the working principle of stepper motor, electrical impulses to the motor rotation laps。s various needs.Key words: MSP430MicroChip ；Stepper motor；airconditioner目 錄第一章 緒論 1 1 2 3第二章 步進電機及其工作原理的介紹 4 4 5 7 9 10第三章 MSP430G2553芯片及其引腳功能介紹 12 單片機原理概述 12 MSP430G2553型單片機概述 12 Msp430G2553型單片機的各個功能模塊 14 MSP430G2553微控制器的特點和特性 15 MSP430G2553開發(fā)板硬件資源概述 16第四章 系統(tǒng)硬件設計 18 系統(tǒng)總體框架圖 18 19 21第五章 軟件設計 25 軟件設計平臺 25 26 31 32第六章 總結與展望 34參考文獻 35附錄一 英文原文 36附錄二 中文翻譯 40附錄三 程序清單 43謝 辭 47第一章 緒論現(xiàn)今社會，電動機在工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們的日常生活中起著十分重要的作用。步進電機作為執(zhí)行元件，成為機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一, 大量應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。步進電機是一種將電脈沖信號轉化為角位移的執(zhí)行機構。我們可以通過控制脈沖個數(shù)來控制旋轉角位移量，從而達到準確定位的目的；同時我們可以通過控制脈沖頻率來控制步進電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。特別是步距值不受電壓、溫度的變化而變化、誤差不會長期積累等特點，給實際的應用帶來了巨大的方便。對步進電機的控制和測量方法的研究，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源都具有重要意義。為此，本文設計了一個單片機控制步進電機的控制系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)對步進電機轉動速度和轉動方向的高效控制。我國在文化大革命時期開始大量生產(chǎn)和使用步進電機，比如江蘇、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生產(chǎn)，而且都在各行各業(yè)使用，其中的驅動電路和所有半導體器件都是完全國產(chǎn)化的，當時是全分立元器件構成的邏輯運算電路，還有電容耦合輸入的計數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。70年代初期，步進電機的生產(chǎn)和研制都有重大突破，除反映在驅動器設計方面的巨大進步以外，對反應式步進電機本體的設計研究開發(fā)等已經(jīng)到了一個較高的水平。到80年代中期以來，由于步進電機精確模型做了大量研究工作，因此各種混合式步進電機及驅動器作為產(chǎn)品得到廣泛利用。一些少數(shù)高級的應用，就使用空心轉杯電機，交流電機。國內過去是用大力矩步進電機實現(xiàn)機床數(shù)控，有實力的公司現(xiàn)在也采用交流電動機驅動數(shù)控機床，在驅動設備的主要差距，是國外對交流電動機的控制理論與工程分析和應用能力強，先進的控制理論作為軟件，寫在控制器內部。其中，硬件設計包括MSP430G2553單片機的電源模塊、鍵盤控制模塊、步進電機驅動（集成達林頓ULN2003）模塊、等3個功能模塊的設計，以及各模塊的有機結合而實現(xiàn)。本系統(tǒng)具有智能性、實用性及可靠性的特點。尤其是步距值不受電壓、溫度等的變化的影響、誤差不會長期積累的特點，給實際的應用帶來了很大的方便，因此我在這次設計中選用工作方式為四相八拍的永磁式步進電機，下面對它進行詳細地介紹。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。單路電脈沖信號可先通過脈沖分配器轉換為多相脈沖信號，再經(jīng)功率放大后分別送入步進電動機各相繞組中。一般情況下，步進電機轉過的總角度和輸入的脈沖數(shù)量成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉動速度與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不被電壓波動和負載變化而影響。 步進電機的主要分類步進電機在構造上有三種主要類型： 反應式、永磁式和混合式。結構簡單、成本低、步距角小，176。永磁式：永磁式步進電機的轉子用永磁材料制成，轉子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同?；?5176?；旌鲜剑夯旌鲜讲竭M電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組、轉子上采用永磁材料，轉子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。176。配上細分驅動器后其步距角可細分達256倍（176。由于摩擦力和制造精度等原因，實際控制精度略低。步進電機的工作就是步進轉動，它的功用是將脈沖電信號變換為相應的角位移或是直線位移，就是給一個電脈沖信號，電動機轉動一個角度或者前進一步。圖21為四相步進電機工作原理圖。當開關SC接通電源，SB、SC、SD斷開時，由于C相繞組磁力線和4號齒磁力線的作用，使轉子轉動，4號齒就和C相繞組的磁極對齊，而0、3號齒就和A、B相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5號齒和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。四相步進電機按照通電順序不同，可以分為單四拍，雙四拍，八拍三種工作方式，如圖22步進電機工作時序波形圖。八拍的步距角是單四拍和雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度。進一步分析四相八拍減速步進電機的工作原理，簡化步進電機我們可以得到圖23。四個引腳各一根控制線：1~9表示各線時序：表21 步進電機引腳通電時序123456789A110000011B011100000C000111000D000001110