【正文】 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。 （5）步進電機的加減速控制在控制系統(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)和失步象。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。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。（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。如果按反序通電換相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，則電機就反轉(zhuǎn)。（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)。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。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。步進電機原理及硬件和軟件設計 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。（3）完成硬件與軟件聯(lián)合調(diào)試，實現(xiàn)單片機控制步進電機的功能。（1）按照設計要求，畫出系統(tǒng)硬件電路組成框圖，電路組成原理圖，PCB圖，并在現(xiàn)有的單片機實驗系統(tǒng)上完成硬件電路接線。（3）顯示電路：顯示電機的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。有時鐘產(chǎn)生電路和復位電路。控制方便。精度高。關鍵詞：步進電機。此外作為執(zhí)行元件，步進電機是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，被廣泛應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)濟領域都有應用。為實現(xiàn)單片機控制步進電機系統(tǒng)在數(shù)控機床上的應用，系統(tǒng)設計了兩個外部中斷，以實現(xiàn)步進電機在某段時間內(nèi)的反復正反轉(zhuǎn)功能，也即數(shù)控機床的刀架自動進給運動，隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機在日用電子產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，自六十年代初期以來，步進電機的應用得到很大的提高。 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用環(huán)境，確定了設計系統(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)?？刂葡到y(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)及復位電路、單電壓驅(qū)動電路等的設計，實現(xiàn)了四相步進電機的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。人們用它來驅(qū)動時鐘和其他采用指針的儀器，打印機、繪圖儀，磁盤光盤驅(qū)動器、各種自動控制閥、各種工具，還有機器人等機械裝置。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。單片機。體積小。目錄設計要求 2 2 2步進電機原理及硬件和軟件設計 2 2 總體設計方框圖 5 設計原理分析 6:步進電機 6 7 8 12 軟件設計 13總結(jié) 19致謝 19參考文獻 20附錄 21 設計要求（1）最小系統(tǒng)：選擇AT89C51單片機為核心元件構(gòu)成系統(tǒng)。（2）控制電路：由開關和按鍵組成，由操作者根據(jù)相應的工作需要進行操作。（4）驅(qū)動部分：對單片機輸出的脈沖進行功率放大，從而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動.（5）主要功能：實現(xiàn)步進電機的正反轉(zhuǎn)，加速、減速；顯示電機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速級別）和工作狀態(tài)（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、不轉(zhuǎn)）。（2）完成本題程序設計，提交流程圖和程序清單。（4）提交課程設計報告。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。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。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。若步進電機的勵磁方式為三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。其他方式情況類似。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。（4）步進電機的起?？刂撇竭M電機由于其電氣特性，運轉(zhuǎn)時會有步進感。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。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。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，快速響應性好，縮短了升降速的時間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。步進電機能響應不失步的最高步進頻率稱為“啟動頻率”，于此類似“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號突然關斷，步進電機不沖過目標位置的最高步進頻率。加速過程有突然施加的脈沖啟動頻率f0。在一般的應用中，用PLC實現(xiàn)步進電機的加P減速控制，實踐上就是控制發(fā)脈沖的頻率。如果使用定時器來控制電機的速度，加減速控制就是不斷改變定時中斷的設定值。在此過程中要處理好兩個問題：①速度轉(zhuǎn)換時間應盡量短。結(jié)合各曲線段的頻率和各段間的階梯頻率，就可以建立一個連續(xù)的數(shù)據(jù)表，并通過轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為定時初始表。定時初值的計算是在定時中斷外實現(xiàn)的，并不占用中斷時間，保證電機的高速運行。要從一個速度準確達到另一個速度，就要建立一個校驗機制，以防超過或未達到所需速度。換向信號一定要在前一個方向的最后一個脈沖結(jié)束后以及下一個方向的第一個脈沖前發(fā)出。在某一高速下的正、反向切換實質(zhì)包含了降速→換向→加速3個過程。XTAL RST P3 電機B C～ 內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路 控制信號