單片機三相單三拍步進電機-展示頁
2025-07-05 12:56本頁面
【正文】 示通電三次完成一個循環(huán)。由于它是由數(shù)字脈沖控制，因此非常適合于用單片機控制，本設(shè)計便是在此基礎(chǔ)上，AT89C51型單片機為核心，并結(jié)合外圍電路以步進電機為控制對象的控制系統(tǒng)。當電機在運轉(zhuǎn)的過程當中，如果過熱，則電機停止運轉(zhuǎn)，同時紅色指示燈亮.，同時警報響。只有當鍵盤鎖打開并輸入步數(shù)的時候，步進電機才開始工作 。步進電機的步數(shù)由鍵盤輸入，可輸入的步數(shù)分別為3，6，9，12，15，18，21，24，27步。設(shè)計要求：采用單片機來控制一個三相單三拍的步進電機工作。因此，需把并行的二進制轉(zhuǎn)換成串行的脈沖序列，并實現(xiàn)方向控制。步進電機具有快速的啟停能力和精度高的顯著特點，在定位場合得到了廣泛的應(yīng)用。 《單片機原理及應(yīng)用》課程設(shè)計報告書課題名稱 單片機控制步進電機姓 名學(xué) 號 專 業(yè)指導(dǎo)教師機電與控制工程學(xué)院2014 年 5月 30 日任 務(wù) 書單片機控制步進電機步進電機是工業(yè)過程控制及儀表中的主要控制元件之一，它可以在機械結(jié)構(gòu)中把絲杠的角度變成直線位移，也可以用它帶動螺旋電位器，調(diào)節(jié)電壓和電流，從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的控制。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，由于它可以直接接受計算機輸出的數(shù)字信號，而不需要進行D/A轉(zhuǎn)換，所以使用起來十分方便。步進電機實際上是一個數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器，也是一個串行的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。每當步進電機脈沖輸入線上得到一個脈沖，它便沿著特定的方向走一步。步進電機的旋轉(zhuǎn)方向由正反轉(zhuǎn)控制信號來控制。并且鍵盤具有鍵盤鎖的功能，當鍵盤上鎖的時候，步進電機是不接受輸入步數(shù)的，也不會運轉(zhuǎn)。電機運轉(zhuǎn)的時候有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示燈指示。目 錄緒論…………………………………………………………4方案論證（規(guī)劃、選定）…………………………………7方案說明（設(shè)計）…………………………………………7硬件方案設(shè)計………………………………………………8軟件方案設(shè)計………………………………………………12調(diào)試…………………………………………………………13技術(shù)小結(jié)（結(jié)束語）………………………………………14參考文獻……………………………………………………15附錄（源程序代碼、電路圖等）…………………………16 1. 緒 論 步進電機是用電脈沖信號控制，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程或設(shè)備的數(shù)字控制，它是過程控制中一種十分重要和常用的功率執(zhí)行器件，它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器或角位移發(fā)生器等，近年來由于計算機應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，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)。步進電機的不同驅(qū)動方式，都是在工作時，脈沖信號按一定順序輪流加到三相繞組上，從而實現(xiàn)不同的工作狀態(tài)?！叭嚯p三拍”中的“雙”是指同時有兩相繞組通電）。第二個脈沖到來，使B相繞組通電，而A、C相繞組不通電；B相繞組產(chǎn)生的磁場將 使轉(zhuǎn)子的4齒與B相磁極對齊，如圖（b）所示，與圖（a）相比，轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動了一個角度。 反應(yīng)式步進電機工作原理圖當脈沖不斷到來時，通過分配器使定子的繞組按著A相B相C相A相……的規(guī)律不斷地接通與斷開，這時步進電動機的轉(zhuǎn)子就連續(xù)不停地一步步的逆時 針方向轉(zhuǎn)動。 單三拍分配方式時，步進電動機由A相通電轉(zhuǎn)換到B相通電，步進電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度，稱為一步。步進電動機每一步轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。雙三拍分配方式時，步進電動機的步距角也是30度 ，雙六拍運行方式：三相六拍分配方式就是每個周期內(nèi)有六個通電狀態(tài)。在三相六拍分配 方式下，轉(zhuǎn)子每一步轉(zhuǎn)過的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。 雙三拍運行的特點是每次都有兩相繞組通電，且在轉(zhuǎn)換過程中始終有一相繞組保持通電狀態(tài)，因此工作穩(wěn)定，且步距角與單三拍相同。，所以可以采用鍵盤輸入，實現(xiàn)步進電機的步數(shù)由鍵盤輸入且具有鍵盤鎖功能。，在此軟件中只有一個四相步進電機的模型，然后考慮到步進電機控制方法的難易度最后決定采用四相八拍控制法，由于單片機不能直接驅(qū)動步進電機，通過芯片放大控制電壓。而轉(zhuǎn)向方面用不同的指示燈指示正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈沖信號的控制。步進電機的控制可以用硬件，也可以用軟件通過單片機實現(xiàn)。在用軟件控制時，主要設(shè)計要點如下：l 判斷旋轉(zhuǎn)方向；l 按相序確定控制字；l 按順序輸入控制字；l 確定控制步數(shù)和每一步的延時時間。控制框圖如下圖所示：開始啟動時點擊處于停止轉(zhuǎn)動狀態(tài)，用鍵盤按鍵控制鍵盤鎖、步數(shù)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。ULN2003用于步進電機的驅(qū)動控制。 總方案圖C51單片機驅(qū)動電路三相步進電機電源及時鐘電路狀態(tài)顯示電路正反轉(zhuǎn)及指示電路鍵盤控制電路系統(tǒng)硬件設(shè)計 5V電源：給系統(tǒng)供電。晶振：給單片機運行提供時鐘。P0接排阻：P0口開漏結(jié)構(gòu)，使用時一般接排阻拉高電平。其中有程序決定起作用。4．5溫度傳感器模塊 主程序流程圖所示如下：判斷電機是否溫度過高確定輸入步數(shù)等待開鍵盤電機高溫？報警，紅燈點亮，步進電機停轉(zhuǎn)開始步進電機運轉(zhuǎn)是 鎖鍵盤否是初始化程序否6. 調(diào) 試 Proteus仿真軟件Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。具體操作控制方法如下：當電機按下啟動按鈕時，步進電機根據(jù)制定默認狀態(tài)開始轉(zhuǎn)動；當電機按下停止按鈕時，步進電機停止轉(zhuǎn)動；當電機按下正轉(zhuǎn)按鈕時，步進電機正轉(zhuǎn)；當電機按下反轉(zhuǎn)按鈕時，步進電機反轉(zhuǎn)； 5﹑當電機按下步數(shù)按鈕時，
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