基于單片機的步進電動機控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文-展示頁
2025-07-03 15:56本頁面
【正文】 設(shè)計之前也閱讀了大量的相關(guān)的文獻資料，從中汲取了豐富的知識，借此機會向我的導(dǎo)師和這些作者表示衷心的感謝！參考文獻[1]許曉蜂。初始R3=35H，R1，R2都有初使值。以上是對步進電機加速過程的處理方法，減速過程的處理方法同加速過程[6]。當減至0時，表明該速度檔步數(shù)已走完，進入下一檔速度。 圖33 加速曲線離散化圖 若步進電機啟動脈沖頻率為fg，穩(wěn)定運行最高頻率為fc，則相鄰速度級的頻率變化為： （33）則每一檔頻率fk為： （34）每一檔運行時間Tk為： （35）式中tr（fk）、tr（fk+1）分別為運行頻率fk及fk+1時的升速時間。實際運行中，若步進電機運行頻率為fg，由式（公式31）可算出升速時間為： （32） 由于DSP是用定時器比較中斷方式來控制步進電機速度的，電機的加減速控制實際上是不斷改變定時器周期寄存器的裝載值。二、加減速控制（一）加減速控制設(shè)計 為滿足加減速控制要求，本系統(tǒng)步進電機按照指數(shù)加減速曲線進行控制，如圖32所示。 圖31 中斷服務(wù)子程序框圖 本程序使用資源：30H、31H——存放定時常數(shù)，低位在前； 32H~34H——存放絕對位置參數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前；35H、36H——存放步數(shù)（假設(shè)最大值占2字節(jié)），低位在前。硬件連接如圖22所示。因此，用步數(shù)等于0來判斷是否移動到目標位置，作為步進電動機停止運行信號。因此，軟件設(shè)計主要介紹步進電動機位置控制和加、減速控制及程序?qū)崿F(xiàn)。C9為加速電容，動態(tài)工作時，利用其旁路作用，使電機繞組電流上升加快，來改善電流波形的前沿，提高電機高頻性能[5]。LA為步進電機A相繞組。二、功率放大電路 脈沖分配器8713的A、B、C三端輸出電流很小，而所用的三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動電流較大，每相靜態(tài)電流為3A。由于采用了脈沖分配器，單片機只需提供步進脈沖，進行速度控制和轉(zhuǎn)向控制，脈沖分配的工作交給脈沖分配器來自動完成。四相用11110腳，分別代表A、B、C、D；三相用1111腳，分別代表A、B、C14工作方式監(jiān)視。8713有16個引腳，各引角功能如表21所列[4] 表21 8713引腳功能 引腳功能說明1正轉(zhuǎn)脈沖輸入端1.，2腳為雙時鐘輸入端2反轉(zhuǎn)脈沖輸入端3脈沖輸入端3，4腳為單時鐘輸入端4轉(zhuǎn)向控制端：0反轉(zhuǎn)；1正轉(zhuǎn)5，6工作方式選擇：00為三（四）拍；01，10為單三（四）拍；11為六（八）拍7三/四相選擇：0三相；1四相8地9復(fù)位端。 三相步進電動機，單三拍，雙三拍，六拍216。使用一種8713集成電路芯片。硬件分配法由環(huán)行分配器來實現(xiàn)，軟件分配法由程序從計算機接口直接控制輸出脈沖的速度和順序[3]。圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖一、脈沖分配電路 由步進電動機的工作原理知道，要使電動機正常的一步一步地運行，控制脈沖必須按一定的順序分別供給電動機各相。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行機構(gòu)，其轉(zhuǎn)子角位移與輸入脈沖的頻率成正比，通過改變脈沖頻率可以實現(xiàn)大范圍的調(diào)速；同時，步進電機易于與計算機和其他數(shù)字元件接口，因此被應(yīng)用于各種數(shù)字控制系統(tǒng)中[2]，本設(shè)計的步進電動機控制系統(tǒng)由單片機（控制電路），脈沖分配電路、功率放大電路（驅(qū)動電路）、步進電動機及電源系統(tǒng)組成組成。過去電動機的控制多用模擬法，隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，電動機的控制也發(fā)生了深刻的變化，步進電機常常和計算機一起組成高精度的數(shù)字控制系統(tǒng)。步進電機的轉(zhuǎn)速n可通過下式計算 （12）式中，f為步進電機每秒的拍數(shù)，成為步進電機的通電脈沖頻率。步進電機每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進點饑的步距角，從圖中可以看出三相單三拍的步距角為，而三相單、雙六拍步距角為，三相雙三拍的步距角為。上述的通電控制方式，由于每次只有一相控制繞組通電，稱為三相當三拍控制方式，除此控制方式外，還有三相單、雙六拍工作方式和三相雙三拍控制方式，在三相單、雙六拍工作方式中，控制繞組通電順序為AABBBCCCAA或AACCCBBBAA。當按ACBA順時針通電時，步進電機的轉(zhuǎn)動方向?qū)⒏臑轫槙r針。當B相改為C相時，同時可使轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過的角度為空間角度，如圖C相通電所示。 圖11 三相反應(yīng)式步進電動機原理圖 當步進電動機的A相通電，B相和C相不通電時，由于A相繞組產(chǎn)生的磁通要經(jīng)過磁阻最小的路徑形成閉合磁路，這樣將使轉(zhuǎn)子齒13和定子A相對齊，如圖中A相通電情況所示。勵磁繞組分為三相，分別為A、B、C三相繞組。第一章 三相反應(yīng)式步進電動機概述及控制 一、三相反應(yīng)式步進電機的工作原理 三相反應(yīng)式步進電動機由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成如圖11所示。 【關(guān)鍵詞】 單片機 步進電機控制系統(tǒng) 位置控制 加減速控制目錄摘要、關(guān)鍵詞3第一章 三相反應(yīng)式步進電動機原理及控制5 一 三相反應(yīng)式步進電機的工作原理5 二 步進電動機控制6第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計6 一 脈沖分配電路6 二 功率放大電路設(shè)計8第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計8 一 位置控制8 （一）位置控制設(shè)計8 （二）位置控制設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)8 二 加減速控制9 （一）加減速控制設(shè)計9 （二）加減數(shù)控制程序?qū)崿F(xiàn)11致謝詞12參考文獻12附錄1 系統(tǒng)程序13附錄2 位置控制單片機程序19附錄3 加減速控制單片機程序21 引言： 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理器以其強大的運算處理能力，較高的控制精度而在自動控制系統(tǒng)中普遍使用。步進電動機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電動機就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合于單片機控制?？傮w安排及進度：第1周：到圖書管或上網(wǎng)查找資料 第2周：整理所找來的資料 第3周：初步完成本系統(tǒng)的設(shè)計給指導(dǎo)老師批改 第4周：根據(jù)老師的點評完善本系統(tǒng)的設(shè)計課題預(yù)期達到的效果：本文以單片機為控制核心，達到理想的步進電動機位置控制和加減速控制。龍巖學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 基于單片機的步進電動機 控制系統(tǒng)設(shè)計
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