基于單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-11 15:55本頁面
【正文】 三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR ）和混合式(HB)，步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是工業(yè)過程控制和儀表中一種能夠快速啟動(dòng)，反轉(zhuǎn)和制動(dòng)的執(zhí)行元件，其功用是將電脈沖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移，由于開環(huán)下就能實(shí)現(xiàn)精確定位的特點(diǎn)，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度由輸入的電脈沖數(shù)確定，所以，也有人稱步進(jìn)電機(jī)為數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器?？刂葡到y(tǒng)通過單片機(jī)存儲(chǔ)器、I/O 接口、中斷、鍵盤、LED 顯示器的擴(kuò)展、步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分頻器、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動(dòng)電路等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了四相步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。選定的曲線比較符合步進(jìn)電機(jī)升降過程的運(yùn)行規(guī)律，能充分利用步進(jìn)電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)性好，縮短了升降速的時(shí)間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。 步進(jìn)電機(jī)換向時(shí)，一定要在電機(jī)降速停止或降到突跳頻率范圍之內(nèi)在換向，以免產(chǎn)生較大的沖擊而損壞電機(jī)。對(duì)于脈沖的設(shè)計(jì)主要要求其有一定的脈沖寬度、脈沖序列的均勻度及高低電平方式。 意義 隨著數(shù)字化技術(shù)地發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)得到了廣泛而升入的應(yīng)用。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)組成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，性能上能滿足工業(yè)控制的基本要求，所以廣泛的應(yīng)用于手工業(yè)自動(dòng)控制、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、照相機(jī)、投影儀、數(shù)碼攝像機(jī)、大型望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星天線定位系統(tǒng)、醫(yī)療器件以及各種可控機(jī)械工具等等。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)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(yīng)用，大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及單片機(jī)技術(shù)的迅速普及，為設(shè)計(jì)功能強(qiáng)，價(jià)格低的步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器提供了先進(jìn)的技術(shù)和充足的資源。 89C51單片機(jī)復(fù)位電路鍵盤控制電路ULN2803啟動(dòng)電路電源及時(shí)鐘電路圖 總體設(shè)計(jì)方框圖狀態(tài)顯示電路步進(jìn)電機(jī)(1).用 KK2 狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)和換向功能。(3).通過 SS3 的斷開和閉合。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求用 PROTUES 所做的硬件連線如圖 所示： 圖 總體電路圖 . 步進(jìn)電機(jī)控制電路1. 正反轉(zhuǎn)控制 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設(shè)置了啟動(dòng)控制，換向控制，加速控制和減速控制按鈕，分別是 KKSS3，控制電路如圖 所示。當(dāng) KK2 的狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)部程序檢測(cè) 和 的狀態(tài)來調(diào)用相應(yīng)的啟動(dòng)和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機(jī)的啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制。對(duì)于單片機(jī)而言，轉(zhuǎn)速控制的方法主要有：軟件延時(shí)和定時(shí)中斷，在此電路中電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制主要是通過定時(shí)器的中斷來實(shí)現(xiàn)的，該電路控制電機(jī)加速度主要是通過 SS3 的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時(shí)器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)的單片機(jī)來說，還有一個(gè)按鈕復(fù)位電路。通過單片機(jī)的~ 輸出脈沖到 ULN2022 的 1B~4B 口，經(jīng)信號(hào)放大后從 1C~4C 口分別輸出到電機(jī)的 A、B、C 、D 相。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的 P0 口和P2 口。第一個(gè)數(shù)碼管用于顯示電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時(shí)顯示“1”，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示“一”，不轉(zhuǎn)時(shí)顯示“0”。電路如圖 所示。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)置內(nèi)容較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時(shí)器、外部中斷；對(duì) P1 口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)速度，對(duì)方向值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等內(nèi)容。在這個(gè)系統(tǒng)中，這個(gè)時(shí)間間隔是用定時(shí)器重復(fù)中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時(shí)間間隔就是調(diào)節(jié)定時(shí)器的中斷次數(shù)，因而在定時(shí)器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機(jī)的運(yùn)行方向、發(fā)下一個(gè)脈沖，以及保存當(dāng)前的各種狀態(tài)。速度增加按鈕 S2 為 INT0 中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當(dāng)值等于 5時(shí)，不改變?cè)瓟?shù)值返回，小于 5 時(shí)，數(shù)據(jù)加 1 后返回；速度減少按鈕 S3，當(dāng)原數(shù)據(jù)不為 0，減 1 保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為 0 則保持不變。1恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)速度=上或限值？按鈕是否彈起？NNYY圖 外部中斷程序流程圖 源程序匯編程序如下：SPEED EQU 10H 。FX 為方向標(biāo)志COUNT EQU 12H 。外部中斷 0 入口地址，加速子程序LJMP UPORG 0013H 。定時(shí)器 0 中斷入口地址，控制中斷次數(shù)來達(dá)到控制轉(zhuǎn)速L
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