【正文】 第一節(jié) 單片機控制步進電機的背景與意義 步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。它是用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電動機，它最突出的優(yōu)點是可以在寬廣的頻 率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價，又非?？尚?，因此在打印機等辦公自動化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。步進電機的特點是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動反應(yīng)速度快、運轉(zhuǎn)噪音低、運行平穩(wěn)、控制性能好、整機成本低。 50 1 前 言 步進電機廣泛應(yīng)用與 ATM 機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴圖設(shè)備、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計算機外設(shè)及海量儲存設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動化、機器人等領(lǐng)域。 50 源程序清單 47 附錄二 44 英文翻譯 44 英文原文 43 3 附錄一 42 參考文獻 41 致 謝 40 第二節(jié) 展望 40 第一節(jié) 總結(jié) 39 第五章 總結(jié)與展望 38 第四節(jié) 本章總結(jié) 37 第三節(jié) 理論與實際的分析 36 第二節(jié) 測試的數(shù)據(jù) 36 第一節(jié) 測試的步驟 35 第四章 系統(tǒng)的測試 34 第四節(jié) 本章總結(jié) 33 定時中斷流 程圖 32 顯示子程序的設(shè)計 31 加減速程序設(shè)計 30 正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計 30 鍵盤控制程序設(shè) 計 29 系統(tǒng)主程序設(shè)計 28 第三節(jié) 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 28 抗干擾設(shè)計 27 時鐘部分 27 顯示部分電路 26 驅(qū)動電路的設(shè)計 24 按鍵電路的設(shè)計 24 電源電路的設(shè)計 23 第二節(jié) 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 23 系統(tǒng)整圖 23 系統(tǒng)原理圖 23 第一節(jié) 系統(tǒng)整體設(shè)計 22 2 第三章 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 22 第五節(jié) 本章總結(jié) 20 驅(qū)動方式的確定 18 L297 驅(qū)動相序的產(chǎn)生 13 AT89C52 13 單片機的應(yīng)用系統(tǒng) 13 單片機原理概述 11 第三節(jié) 單片機 介紹 10 步進電機繞組的電氣的特性 10 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)簡介 9 第二節(jié) 步進電機驅(qū)動介紹 8 步進電機的選擇 5 步進電機的工作原理 5 步進電機的概述 5 第一節(jié) 步進電機介紹 4 第二章 系統(tǒng)概述 3 第四節(jié) 本章總結(jié) 3 第三節(jié) 本文主要研究內(nèi)容 2 國內(nèi)研究狀況 2 國外研究狀況 2 第二節(jié) 國內(nèi)外 研究狀況 2 第一節(jié) 單片機控制步進電機的背景與意義 1 第一章 緒論 【關(guān)鍵詞】 步進電機 單片機 L297 L298 II ABSTRACT In the electrical era, the motor plays an important role in industrial and agricultural production and daily life. Stepper motor as the most mon type of motor, a digital servo actuator, stepper motor has a simple structure, reliable operation, easy to control, good control performance, widely used in CNC machine tools, robots, automatedinstrumentation areas. Generally based onsingle chip as the microprocessor control system for easy movement of the stepper motor control, speed and position of the stepper motor positioning control stepper motorspecific driver stepper motor is the electrical pulses into angular displacement or linear displacement of the openloop con the case of nonoverloading, motor speed, the stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, to the motor plus a pulse signal, the motor is turned to a step angle. The existence of this linear relationship, coupled with the characteristics of the stepper motor only periodic error without accumulated error. Makes the speed, position and control the stepper motor to control very simple. Governeneral of the stepper motor is to change the frequency of the pulse input stepper motor to achieve the speed control of stepper motor, stepper motors each toa pulse rotating a fixed angle, so that you can control the stepper motor a pulse to the next pulse time interval to change the frequency of the pulse, the delay length to specifically control the stepping angle to change the motor speed, in order to achieve the speed controlof stepper motor. Stepper motor is a digital motor control, it will pulse signal changes in angular displacement, that is, to a pulse signal, the steppe III r motor to rotate atan angle, so it is suitable for singlechip control. This design uses a 89C52 microcontroller as the core design, the L297 and L298 driver chip, change the time of the CP pulse frequency of the stepper motor speed control, motor speed control with reversing function using theinternal timer of the microcontroller, and digital light and The digital tube displays the current status. 【 Key words】 Stepper motor Microcontroller L297 L298 1 目錄 前 言 步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機 就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響 ，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。為了實現(xiàn)步進電機的簡易運動控制，一般以單片機作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進電機專用驅(qū)動芯片實現(xiàn)步進電機的速度和位置定位控制。 I 摘 要 在電氣時代的今天，電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人們?nèi)粘Ｉ钪卸计鹬种匾淖饔谩２竭M電機作為最常見的一種電機，作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，步進電機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機床、機器人、自動化儀表等領(lǐng)域。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。步進電機的調(diào)速一般是改變輸入步進電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進電機的調(diào)速，因為步進電機每給一個脈沖就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進角來改變電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)步進電機的調(diào)速。 本設(shè)計采用 89C52 單片機為核心設(shè)計， L297 和 L298 為驅(qū)動芯片，用單片機內(nèi)部的定時器改變 CP 脈沖的頻率時間對步進電機的轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)電機調(diào)速與正反轉(zhuǎn)功能，并用數(shù)字燈和數(shù)碼管顯示當(dāng)前狀態(tài)。 14 第四節(jié) 核心芯片介紹 18 L297 的工作原理 19 L298 簡介 特別適合要求運行平穩(wěn)、低噪聲、響應(yīng)快、使用壽命長、高輸出扭矩的應(yīng)用場合。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，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，步進電動機的需求量與日俱增，研制步進電機驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 步進電機可分為反應(yīng)式步進電機、永磁式步進電機和混合式步進電機。它具有高精度的定位、位置及速度控制、具定位保持力、動作靈敏、開回路控制不必依賴傳感器定位、中低速時具備高轉(zhuǎn)矩、高信賴性、小型、高功率等特征，使其具有廣泛的應(yīng)用。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電動機的需求量與日俱增，研制步進電機驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。中國在文化大革命中已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川都生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，驅(qū)動電路所有半導(dǎo)體器件都是完全國產(chǎn)化的，當(dāng)時是全分立元器件構(gòu)成的邏輯運算電路，還有電容耦合輸入的計數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。一些少數(shù)高級的應(yīng)用，就用空心轉(zhuǎn)杯 電機，交流電機。國外用許多現(xiàn)代的手段將步進電機排擠出驅(qū)動應(yīng)用，除了前面提到的旋轉(zhuǎn)編碼器，打印機還使用光電編碼帶或感應(yīng)編碼帶配合直流電動