【正文】 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī) 控制 器 6 第四章、 控制器電路圖 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī) 控制 器 7 原理圖說明 : 本原理圖 ,用 Protel99se繪制。 Atmega16L引腳功能 Atmega16L雙列直插式 (PDIP)引腳 如圖 31： 圖 31 Atmega16L(PDIP)圖 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī) 控制 器 5 引腳功能簡(jiǎn)述如下： A/VCC: 模擬 /數(shù)字 電源 。 微處理器芯片，具有16KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash。 輸入電路：用于輸入控制信息，告訴控制器如何運(yùn)轉(zhuǎn)。 使用單片機(jī)的 USART 端口 與計(jì)算機(jī)的串口（ 9 芯） 相連進(jìn)行通信。 本文 采用 L297/L298 芯片，由這兩種芯片構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路 具有控制方便、精度高、并且不需要外圍擴(kuò)展。 2． 3 驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路是負(fù)責(zé)將控制單元送來的微電流信號(hào)進(jìn)行放大用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)電路實(shí)質(zhì)上是功率放大器 。 控制單元可以由：?jiǎn)纹瑱C(jī)、 DSP、 PLC等充當(dāng)。用于協(xié)調(diào)各部分的運(yùn)行，主要負(fù)責(zé)接收通信端口或輸入電路送來的信息，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，譯碼，并做出相應(yīng)的動(dòng)作，發(fā)出控制信號(hào)用以控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)框圖見下 圖 21： 圖 21步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)框圖 2． 2 控制單元 控制單元 、 驅(qū)動(dòng)電路為控制系統(tǒng)的核心部分。應(yīng)用 SGS 公司推出的 L297 和 L298 兩芯片可方便的組成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器， 并結(jié)合 Atmega16L 單片機(jī)可以構(gòu)成很好的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。微電子學(xué)的迅速發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊前景，使得以往用硬件電路構(gòu)成的龐大復(fù)雜的控制器得以用軟件實(shí)現(xiàn)，既降低了硬件成本又提高了控制的靈活性，可靠性及多功能性。步進(jìn)電機(jī)必然會(huì)成為機(jī)電一體化元件組件的必然趨 勢(shì) 。自80年代中期以來，由于對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品廣泛利用。除反映在驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方面的長(zhǎng)足進(jìn)步外，對(duì)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體的設(shè)計(jì)研究發(fā)展到一個(gè)較高水平。這些產(chǎn)品以多段結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)為主。 我國(guó)步進(jìn)電機(jī)發(fā)展 我國(guó)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究及制造起始于本世紀(jì) 50年代后期。 在近 30 年間，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)迅速地發(fā)展并成熟起來。不久又在缺乏交流電源的船舶 和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中廣泛使用。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，其原始模型起源于 1830 年至 1860 年間。 Stepper Motor。 關(guān)鍵詞 AVR 單片機(jī) ； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；控制器 。這期間主要使用 protel99se 軟件繪制原理圖和制板，使用 軟件進(jìn)行程序代碼的仿真和功能的理論驗(yàn)證。 本文闡述了一種步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方案，并繪制了原理圖和 PCB板圖，撰寫了程序源代碼。 □畢業(yè)實(shí)習(xí) □畢業(yè)設(shè)計(jì) □畢業(yè)論文 題 目 ： 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī)控制器 設(shè)計(jì) 年 級(jí)： 2021級(jí) 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名： 楊 明 學(xué) 號(hào)： 20216427 指導(dǎo)教師： 王世剛 日 期： 黑龍江大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院制 I 摘 要 介紹了步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)的發(fā)展史 ,及國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)未來的應(yīng)用前景。并且闡述了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、角度、轉(zhuǎn)矩的控制原理。實(shí)現(xiàn)了對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、角度的控制，并完成了實(shí)物的制作。最后通過硬件的調(diào)試驗(yàn)證程序代碼的實(shí)際功能，完成對(duì)控制器的設(shè)計(jì)。 II Abstract Introduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram and PCB plank diagram, posed a procedure source a to step enter the electric motor turn soon, angle of control, and pletion real object of period main usage the protel 99 se the software draw principle diagram and make plank, usage proteus softwares carry on an imitate of procedure code true with the theories of the function end experiment certificate procedure a code through an adjust of hardware of actual function, pletion design controller. Key words AVR MCU。 Controller. 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………… ??Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………………… ?Ⅱ 第一章、引 言 ????? ?????? ?????????????????????? 1 ? ?? ??? ???????? ?????????????? 1 我國(guó)步進(jìn)電機(jī)發(fā)展??????????????????????????? 1 ? ?? ??????????????????????? 1 第二章、步 進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)………………………………………………………………… ?? 2 ??????? ? ??????????????????? 2 ??? ???????? ???????????????????? 2 ?? ???????? ????????????????????? 2 ?????? ???????? ????????????????? 3 ????? ?????????? ?????????????????? 3 第三章、 Atmega16L 單片機(jī) ………… ………………………………………………………… ? 4 Atmega16L 主要功能 ?????? ???????????????????? 4 Atmega16L 引腳功能 ?????? ???????????????????? 4 第四章、 控制器電路圖 ???? ????????????????????????? 6 第五章、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理與控制 ???? ????????????????????? 8 ? ????? ????????????????????? 8 ? ????? ??????????????????? 8 L297/L298 ? ???? ???????????????????????? ? 8 L297 芯片簡(jiǎn)介 ????? ????????????????????? 8 L298 芯片簡(jiǎn)介 ??? ??????????????????????? 9 L297／ 298 步進(jìn)電機(jī)控制 ? ??? ?????????????????? 9 控制機(jī)制 ? ??????????????????????????? 10 第 六 章、 實(shí)現(xiàn) ……… …………………… ………………………………………………… ?? 11 main 主程序 流程 圖 ??? ??????????????????????? 11 程序 代碼 ????? ????????????????????????? 12 第 七 章、 結(jié)構(gòu) 圖 … … ………… ……………………………………………………………… ? 30 結(jié)論 ………… ???????????????????????????? ……… ? 31 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… 32 致謝 ……………… …………………………………………… ………………………………… 33 附錄 …………… ………………………………………………………………………………… 34 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī) 控制 器 1 第一章、引 言 步進(jìn)電機(jī)發(fā)展史 步進(jìn)電機(jī)又稱電動(dòng)機(jī)或階躍電動(dòng)機(jī)，國(guó)外一般稱為 Step motor 或 Stepping motor 等。 1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氬弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。此后，在電話自動(dòng)交換機(jī)中廣泛使用了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 20 世紀(jì) 60 年代后期，隨著永磁性材料的發(fā)展，各種實(shí)用性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，而半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展則推進(jìn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。從發(fā)展趨向來講，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)能與直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)，以及同步電動(dòng)機(jī)并列，從而成為電動(dòng)機(jī)的一種基本類型。從 50 年代后期到 60年代后期，主要是高等院校和科研機(jī)構(gòu)為研究一些裝置而使用或開發(fā)少量產(chǎn)品。 70年代初期，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)和研究有所突破。 70 年代中期至 80 年代中期為成品發(fā)展階段，新品種高性能電動(dòng)機(jī)不斷被開發(fā)。 1． 3 步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用前景 目前，隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)電機(jī)分類間的界面越來越模糊。 由于步進(jìn)電機(jī)具有控制方 便、體積小等特點(diǎn)，所以在數(shù)控系統(tǒng)、自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)化儀表、繪圖機(jī)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。市場(chǎng)上有很多現(xiàn)成的步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)，但價(jià)格都偏高。 基于 AVR 單片機(jī)的 步進(jìn)電機(jī) 控制 器 2 第二章、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 控制 系統(tǒng) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 和控制 單元 構(gòu)成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不可分割的三大部分。 控制單元是整個(gè)系統(tǒng)最