毕业论文：基于单片机的步进电机控制01.doc

摘 要 步进电机是一种纯粹的数字控制电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在相拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。动，带动工作台的直线运动整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机控制大多数场合。 实践证明基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。 目 录 第一章 绪论 1 1.1 步进电机及其发展 1 1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 1 1.3 本文研究内容 2 第二章 步进电机的分类、结构、工作原理及特性 3 2.1 步进电机的概念 3 2.2 步进电机的特点 3 2.3 步进电机的分类 4 2.4 步进电机的结构及工作原理 4 2.5 步进电机的常用术语 7 2.6 步进电机的振荡和失步 7 2.7 阻尼方法 8 2.8 步进电机的矩频特性 9 第三章 步进电机的驱动 10 3.1 单电压功率驱动接口 10 3.2 双电压功率驱动接口 11 3.3 高低压功率驱动接口 11 第四章 步进电机的单片机控制 13 4.1 步进电机控制系统组成 13 4.2 步进电机控制系统原理 13 4.3 脉冲分配 14 4.4 步进电机与微型机的接口电路 16 第五章 步进电机的运行控制 17 5.1 步进电机的速度控制 17 5.2 步进电机的位置控制 17 5.3 步进电机的加减速控制 18 第六章 步进电机的XY工作台 20 6.1 设计目标 20 6.2 X、Y工作台的传动方式 20 6.3 程序框图 22 6.4 汇编程序 24 设计总结 26 致 谢 27 参考文献 28  1.1 步进电机 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。 1.3 本文研究内容 本设计主要是研究基于单片机的步进电机控制，采用单片机AT89C51和脉冲分配器8713控制步进电机在三相六拍工作方式下的启停，正反转加减速。 第二章 步进电机的分类、结构、工作原理2.1 步进电机的概念 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时我们也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。? 从原理上讲，步进电机是一种低速同步电动机。 2.2 步进电机的特点 1. 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，角位移与输入脉冲数严格成正比，没有累计误差，具有良好的跟随性。 2. 步进电机外表允许较高的温度。 　　步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3. 步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 　　当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4. 步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。 5. 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常的可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 6. 步进电机的动态响应快，易于启停，正反转及变速。 7. 速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此，一