基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-07-29 18:52本頁(yè)面
【正文】 轉(zhuǎn)速器設(shè)計(jì)論文摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。各種精密器件需求增加，這就使得我們對(duì)制造產(chǎn)品的機(jī)器要求越高。步進(jìn)電機(jī)必將會(huì)在國(guó)民生產(chǎn)起到越來(lái)越大的作用。該系統(tǒng)可通過(guò)鍵盤輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。顯示電路能實(shí)時(shí)顯示步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的速度，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。文中還提到系統(tǒng)的硬件組成、程序流程圖、程序及說(shuō)明。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)?？墒窃谌祟惿鐣?huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿足工廠自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化等各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。 步進(jìn)電機(jī)按工作原理可分為永磁式、磁阻式（也叫反應(yīng)式）及永磁感應(yīng)子式三種基本類型．永 磁式步進(jìn)電機(jī)定子上有多相繞組，轉(zhuǎn)子由永久磁鐵構(gòu)成，其磁化方向?yàn)檩椣虼呕?，無(wú)激磁時(shí)有保持轉(zhuǎn)矩．轉(zhuǎn) 子極數(shù)與定子每相的極數(shù)相同．依轉(zhuǎn)子材質(zhì)區(qū)分，其步進(jìn)角有 45176。及 176。、15176。等幾種．永 磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)消耗功率小，制造成本低、起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率都較低．磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在定、 轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用這兩種齒槽相對(duì)位置變化引起磁路磁 阻的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩．其步矩角可做到 1176。甚至更小，精度容易保證，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較高， 但功耗較大，效率較低．永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)．是永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的結(jié)合，轉(zhuǎn)子由軸向磁化的磁鐵制成，磁極做成復(fù)極的形式，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)．精 確度高、轉(zhuǎn)矩大、步進(jìn)角度小。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差，精度高，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，這是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。由于步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)突出，它被廣泛應(yīng)用在電子計(jì)算機(jī)的許多外圍設(shè)備中，例如打印機(jī)，紙帶輸送機(jī)構(gòu)，卡片閱讀機(jī)，主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和存儲(chǔ)器存取機(jī)構(gòu)等，步進(jìn)電機(jī)也在軍用儀器，通信和雷達(dá)設(shè)備，攝影系統(tǒng)，光電組合裝置，閥門控制，數(shù)控機(jī)床，電子鐘，醫(yī)療設(shè)備及自動(dòng)繪圖儀，數(shù)字控制系統(tǒng)，工具機(jī)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(yīng)用。 第二章 步進(jìn)電機(jī)的控制及驅(qū)動(dòng) 采用單極性直流電源供電，只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如此循環(huán)地對(duì)兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。用微型單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)己經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代發(fā)展要求。這樣一來(lái)，若要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)新的控制要求，只需改變軟件設(shè)定，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)能力。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)行加速、減速、正反轉(zhuǎn)控制。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中體會(huì)失敗的痛苦和成功后的喜悅。為我們更好的走向社會(huì)、適應(yīng)社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 由于單片機(jī)工作電壓為35V,， USB接口電路其中4線為電源的VCC和GND，3為數(shù)據(jù)傳輸線，顧直接引出4作為電源的VCC和GND使用。電解電容可以濾除低頻干擾，陶瓷電容用來(lái)濾出高頻干擾。陶瓷電容的容量一般對(duì)應(yīng)為芯片頻率的倒數(shù)，由于單片機(jī)晶振為12MHZ，故陶瓷電容大小應(yīng)為1/12uF。 本設(shè)計(jì)選用STC89C52實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的編程控制。 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～80MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz。通用 I/O 口 （32 個(gè)） 復(fù)位后為： ， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。作為地址/數(shù)據(jù)總線使用是一個(gè)真正地雙向口。與8051不同之處是。還可以用作地址總線。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的是它的第二功能。 電容充電時(shí)間約t=R2*C42T即可滿足復(fù)位要求。,。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器。 單片機(jī)晶振電路圖 28BYJ48 設(shè)計(jì)初期經(jīng)查詢資料，選定永磁式四相五線減速電機(jī)28BYJ48作為被控制電機(jī)。 當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。 電機(jī)型號(hào)電壓相數(shù)相電阻Ω177。 //逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表uchar Fu[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09}。 //正時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表由 360176。由 運(yùn)轉(zhuǎn)
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