基于單片機的步進控制系統(tǒng)-展示頁
2025-06-27 18:50本頁面
【正文】 ”，于此類似“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號突然關(guān)斷，步進電機不沖過目標位置的最高步進頻率。選定的曲線比較符合步進電機升降過程的運行規(guī)律，能充分利用步進電機的有效轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)性好，縮短了升降速的時間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。所有步進電機在啟動時，必須有加速過程，在停止時波形有減速過程。在步進電機停轉(zhuǎn)時，為了防止因慣性而使電機軸產(chǎn)生順滑，則需采用合適的鎖定波形，產(chǎn)生鎖定磁力矩，鎖定步進電機的轉(zhuǎn)軸，使步進電機轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動。 （4） 步進電機的起停控制步進電機由于其電氣特性，運轉(zhuǎn)時會有步進感。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。其他方式情況類似。若步進電機的勵磁方式為三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。三相雙三拍的通電順序為AB→BC→CA→AB，三相六拍的通電順序為A→AB→B→BC→C→CA→A。從結(jié)構(gòu)上看，步進電機分為三相單三拍、三相雙三拍和三相六拍3種，其基本原理如下： （1） 換相順序的控制通電換相這一過程稱為脈沖分配。另一類是用硬件構(gòu)成的環(huán)形分配器，通常稱硬環(huán)形分配器。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(yīng)用，大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及單片機技術(shù)的迅速普及，為設(shè)計功能強，價格低的步進電機控制驅(qū)動器提供了先進的技術(shù)和充足的資源。為實現(xiàn)單片機控制步進電機系統(tǒng)在數(shù)控機床上的應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計了兩個外部中斷，以實現(xiàn)步進電機在某段時間內(nèi)的反復(fù)正反轉(zhuǎn)功能，也即數(shù)控機床的刀架自動進給運動。目 錄 4 4 7 8 8 10 11 16 21 26 27 28 基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要：步進電機是一種進行精確步進運動的機電執(zhí)行元件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)機械的數(shù)字控制，為使系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護性以及性價比最優(yōu)，根據(jù)控制系統(tǒng)功能要求及步進電機應(yīng)用環(huán)境，確定了設(shè)計系統(tǒng)硬件和軟件的功能劃分，從而實現(xiàn)了基于8051單片機的四相步進電機的開環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過單片機存儲器、I/O接口、中斷、鍵盤、LED顯示器的擴展、步進電機的環(huán)形分頻器、驅(qū)動及保護電路、人機接口電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動電路等的設(shè)計，實現(xiàn)了四相步進電機的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。此外作為執(zhí)行元件，步進電機是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中，隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，它的需要量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。 由于步進電機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，它不能直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設(shè)備步進電機控制驅(qū)動器，典型步進電機控制系統(tǒng)如圖1所示：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，環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器的放大加到步進電機驅(qū)動電源的各項輸入端，以驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)動，環(huán)形分配器主要有兩大類：一類是用計算機軟件設(shè)計的方法實現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配器。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進行放大，以達到驅(qū)動步進電機的目的，步進電機的基本控制包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制兩個方面。例如，三相步進電機在單三拍的工作方式下，其各相通電順序為A→B→C→A，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A、B、C相的通斷。 （2） 步進電機的換向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)。如果按反序通電換相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，則電機就反轉(zhuǎn)。（3） 步進電機的速度控制如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。調(diào)整送給步進電機的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)試。為了使電機轉(zhuǎn)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，跳過電機運行的平穩(wěn)性。（5） 步進電機的加減速控制 在步進電機控制系統(tǒng)中，通過實驗發(fā)現(xiàn)，如果信號變化太快，步進電機由于慣性跟不上電信號的變化，這時就會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步現(xiàn)象。理想的加速曲線一般為指數(shù)曲線，步進電機整個降速過程頻率變化規(guī)律是整個加速過程頻率變化規(guī)律的逆過程。在一個實際的控制系統(tǒng)中，要根據(jù)負載的情況來選擇步進電機。電機的啟動頻率、停止頻率和輸出轉(zhuǎn)矩都要和負載的轉(zhuǎn)動慣量相適應(yīng)，有了這些數(shù)據(jù)，才能有效地對電機進行加減速控制。步進電機的最高啟動頻率（突跳
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