【正文】 用正反轉(zhuǎn)子程序 調(diào)按鍵子程序 調(diào)按鍵子程序 初始化 開始 圖 27 單電壓串電阻驅(qū)動的原理圖 圖 26 單電壓驅(qū)動的原理圖 圖 25 步進電動機驅(qū)動器構成 保護 驅(qū)動級 推動級 圖 210 高低壓管輸入信號 0 0 t t 步進電機 環(huán)形分配器 脈沖控制器 功率放大驅(qū)動電路 圖 11 基于電子電路控制系統(tǒng) 圖 IL IH 圖 29 高低壓驅(qū)動的原理圖 圖 28 雙電壓驅(qū)動的原理圖 信號放大與處理 環(huán)形分配器 后退 開始 R01→ R0 延時子程序 R0 是否等于 17H 10H→ R0 N Y 開始 R01→ R0 延時子程序 R0 是否等于 10H 17H→ R0 N Y Y N 開始 R1 是否為 25H R11→ R1 正反轉(zhuǎn)子程序 Y N 開始 R1 是否為 20H R11→ R1 正反轉(zhuǎn)子程序 。可編程串行通道 兩個 16 位定時器計數(shù)器 1288 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作 0Hz24Hz 與 MCS51 兼容 在第 4 步中 A 相關閉 B 相通電極性與第 2 步相反重復該順序促使轉(zhuǎn)子按 90176?；趩纹瑱C的步進電動機驅(qū)動控制器設計論文 1 緒 論 11 引言 步進電動機又稱脈沖電動機或階躍電動機國外一般稱為 Steppingmotor Pulse motor 或 Stepper servo 其應用發(fā)展已有約 80[1] 正是由于步進電機具有突出的優(yōu)點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的發(fā)展步進電機的需求量與日俱增在各個國民經(jīng)濟領域都有應用 [2]比如在數(shù)控系統(tǒng)中就得到廣泛的應用目前世界各國都在大力發(fā)展數(shù)控技術我國的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展我國已經(jīng)能夠自行研制開發(fā)適合我國數(shù)控機床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)近年來由于微型計算機方面的快速發(fā)展使步進電機的控制發(fā)生了革命性變革優(yōu)點明顯的步進電機被廣泛應用在電子計算機的許 多外圍設備中例如打印機紙帶輸送機構卡片閱讀機主動輪驅(qū)動機構和存儲器存取機構等步進電機也在軍用儀器通信和雷達設備攝影系統(tǒng)光電組合裝置閥門控制數(shù)控機床電子鐘醫(yī)療設備及自動繪圖儀數(shù)字控制系統(tǒng)工具機控制程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應用 [3]因而對于步進電機控制的研究也就顯得尤為重要了 為了得到良好的控制性能對步進電機的控制的研究就一直沒有停止過許多重大的技術得以實現(xiàn)上世紀 80 年代以后由于微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)步進電動機的控制方式變得更加靈活多樣原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件的控制回路或者集成電 路不僅調(diào)試安裝復雜要消耗大量元器件而且一旦定型之后要改變控制方案就一定要重新設計電路不利于系統(tǒng)的改進升級基于微型單片機的控制系統(tǒng)則通過軟件來控制步進電機能夠更好地發(fā)揮步進電機的潛力因此用微型單片機控制步進電機己經(jīng)成為了一種必然的趨勢也符合數(shù)字化的時代發(fā)展要求還比如為了適應一些領域中高精度定位和運行平穩(wěn)性的要求出現(xiàn)的步進電機細分驅(qū)動技術就包括振蕩器環(huán)行分配器控制的細分驅(qū)動基于單片機斬波恒流驅(qū)動基于單片機的直流電壓驅(qū)動三種常見驅(qū)動方式除上述三種步進電機的驅(qū)動方案之外目前報道的驅(qū)動方案還有根據(jù)匯編語言或 C 語言進行 軟件開發(fā)通過串行或并行通行的方式實現(xiàn)ｐｃ機與步進電機控制器之間的數(shù)據(jù)通信最終實現(xiàn)由 PC 機直接控制步進電機的方法 [45] 但是在有些應用場合并不需要高精度的控制而是需要在滿足一般工作要求的情況下盡量使控制系統(tǒng)做到系統(tǒng)硬件結構簡單成本低功能較為齊全適應性強電機各種運行狀態(tài)指示一目了然操作方便系統(tǒng)抗干擾能力強可靠性高等要求本論文就是采用這個思路進行設計一般步進電機控制器都用硬件實現(xiàn)雖然電路可以做到了高集成度可價格較貴功能相對較單一并且設計要求有所改變就得改變整個硬件電路比較麻煩而采用單片機的軟件和硬件結合進行控制 運用其強大的可編程和運算功能充分利用單片機的各種資源能靈活的對步進電機進行控制實現(xiàn)其不同模式步數(shù)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速等控制如果需改變控制要求一般只需改變軟件就能適應新的環(huán)境并且在本設計中利用動態(tài)掃描技術把顯示電路和鍵盤電路有機的結合起來能做到一定的人機交換而且為了抗干擾提高可靠性具有一定的應用價值 [67] 12 步進電機常見的控制方案與驅(qū)動技術簡介 121 常見的步進電機控制方案 1 基于電子電路的控制 步進電機受電脈沖信號控制電脈沖信號的產(chǎn)生分配放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很 弱因此必須有功率放大驅(qū)動電路步進電機與控制電路功率放大驅(qū)動電路組成一體構成步進電機驅(qū)動系統(tǒng)此種控制電路設計簡單功能強大可實現(xiàn)一般步進電機的細分任務這個系統(tǒng)由三部分組成脈沖信號產(chǎn)生電路脈沖信號分配電路功率放大驅(qū)動電路系統(tǒng)組成如圖 11所示 此種方案即可為開環(huán)控制也可閉環(huán)控制開環(huán)時其平穩(wěn)性好成本低設計簡單但未能實現(xiàn)高精度細分采用閉環(huán)控制即能實現(xiàn)高精度細分實現(xiàn)無級調(diào)速閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度然后通過反饋和適當?shù)奶幚碜詣咏o出脈沖鏈使步進電機每一步響應控制信號的命令從而只要控制策略正確電機不可能輕 易失步 [4]該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)功能相對較單一如需改變控制方案必須需重新設計因此靈活性不高 2 基于 PLC 的控制 PLC也叫可編程控制器是一種工業(yè)上用的計算機 PLC作為新一代的工業(yè)控制器由于具有通用性好實用性強硬件配套齊全編程簡單易學和可靠性高等優(yōu)點而廣泛應用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中步進電機控制系統(tǒng)有 PLC 環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成控制系統(tǒng)采用 PLC來產(chǎn)生控制脈沖通過 PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖控制步進電機的轉(zhuǎn)角進而控制伺服機構的進給量同時通過編程控制脈沖頻率來 控制步進電機的轉(zhuǎn)動速度進而控制伺服機構的進給速度環(huán)形脈沖分配器將 PLC輸出的控制脈沖按步進電機的通電順序分配到相應的繞組 PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器也可采用硬件環(huán)形分配器采用軟件環(huán)形分配器占用 PLC資源較多特別是步進電機繞組相數(shù)大于 4時對于大型生產(chǎn)線應該予以考慮采用硬件環(huán)形分配器雖然硬件結構稍微復雜些但可以節(jié)省 PLC 資源目前市場有多種專用芯片可以選用步進電機功率驅(qū)動電路將 PLC 輸出的控制脈沖放大達到比較大的驅(qū)動能力來驅(qū)動步進電機 采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號并用 PLC 中的定時器來 產(chǎn)生速度脈沖信號這樣就可以省掉專用的步進電機驅(qū)動器降低硬件成本但由于 PLC的掃描周期一般為但由于 PLC 的掃描周期一般為幾毫秒到幾十毫秒相應的頻率只能達到幾百赫茲因此受到 PLC 工作方式的限制及其掃描周期的影響步進電機不能在高頻下工作無法實現(xiàn)高速控制并且在速度較高時由于受到掃描周期的影響相應的控制精度就降低了 3 基于單片機的控制 采用單片機來控制步進電機實現(xiàn)了軟件與硬件相結合的控制方法用軟件代替環(huán)形分配器達到了對步進電機的最佳控制系統(tǒng)中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)動線路由于單片機的強大功能還可設計大 量的外圍電路鍵盤作為一個外部中斷源設置了步進電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)檔次停止等功能采用中斷和查詢相結合的方法來調(diào)用中斷服務程序完成對步