嵌入式步进电机控制系统

《嵌入式步进电机控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、步进电机控制系统步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根拯控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硕件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。此设计主耍控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、驱动及保护电路、人机接口电路、屮断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。一、硬件设计（一）、控制方式分析和原理图设计由于步进电机是一种将电脉冲信号转

2、换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用信号发生装置来对它进行控制，而实现这一任务的主要器件就是单片机，此设计主要是解决步进电机的启停、换向、转速控制三方面：1、步进电机的换向控制如果给定工作方式止序换相通电，步进电机止转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A—AB->B->BC->C->CA->A。如果按反序通电换相，即A—AC―C—CB—B—BA—A,则电机就反转。其他方式情况类似。2、步进电机的速度控制如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。

3、调整送给步进电机的脉冲频率,就可以对步进电机进行调试。3、步进电机的起停控制步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感。为了使电机转动平滑，减小振动，可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，跳过电机运行的平稳性。在步进电机停转时，为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑，则需采用合适的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。步进电机控制系统步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根拯控制系统功

4、能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硕件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。此设计主耍控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、驱动及保护电路、人机接口电路、屮断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。一、硬件设计（一）、控制方式分析和原理图设计由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用信号发生装置来对它进行控制，而实现这一任务的主要器件就是单片机，此设计主要是解决步进电机的启

5、停、换向、转速控制三方面：1、步进电机的换向控制如果给定工作方式止序换相通电，步进电机止转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A—AB->B->BC->C->CA->A。如果按反序通电换相，即A—AC―C—CB—B—BA—A,则电机就反转。其他方式情况类似。2、步进电机的速度控制如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整送给步进电机的脉冲频率,就可以对步进电机进行调试。3、步进电机的起停控制步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感。为了使电机转动平滑，减小振动，可在步进电

6、机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，跳过电机运行的平稳性。在步进电机停转时，为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑，则需采用合适的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。4、从所耍实现的Fl标來看，就不难设计它的硬件连接部分，其具体硬件设计原理图如下图所示:状态显示电路W电源及时钟电路C图1总体设计方框图（二）、电路的设计本设计的硬件电路包括控制电路、最小系统、驱动屯路、显示电路四犬部分。最小系统主要是为了使单片机正常工作。控制电路主要由开关和按键组成，由操作者根据相应的工作需要进

7、行操作。显示电路主要是为了显示电机的工作状态和转速。驱动电路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。1、控制电路根据系统的控制要求，控制输入部分设置了启动控制，换向控制，加速控制和减速控制按钮，分别是KI、K2、S2、S3o通过KI、K2状态变化来实现电机的启动和换向功能。当KI、K2的状态变化时，内部程序检测P1.0和PL1的状态来调用相应的启动和换向程序，发现系统的电机的启动和正反转控制。2、最小系统单片机最小应用系统，主要是用最少的元件组成单片机可以工作的系统，对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路

8、、晶振电路。在此设计中为了操作方便，我采用了手动复位方式。如下图所示：3、驱动电路通过ULN2803构成比较多的驱动电路，通过单片机的P1.0〜P1.3输出脉冲到U