基于单片机系统的步进电机驱动设计.doc

摘 要 为了减小步距角, 提高分辨率, 增加步进电动机运行的平稳性, 提出了细分驱动的解决方案；采用线性与正弦相叠加的电流细分方案，以高速、高性能C8051F020单片机为核心，结合步进电机驱动芯片L297／298，设计出步进电机的驱动控制系统。此驱动系统的电路结构简单，由于步进电机运行所需的步进脉冲主要由L297产生的，大大降低了MCU与程序设计的负担。实际运行表明，步进电机运行稳定，具有步距角小、转矩恒定、功耗低等优点，提高了定位准确度，达到精密控制的目的。 关键字：步进电机；C8051F020；驱动控制 ABSTRACT In order to improve resolution of step motor control system and eliminate the mechanical resonance caused by low frequent step motor control system based on micro-step technology was presented. By applying linearity adding sin micro current step method with high speed and performance microprocessor C8051F020 as the kernel，combining with blending step motor driving chip L297／298，the driving control system of step motor of switch-mode and constant current was designed. The circuit diagram of the control system is simply, due to the step pulse for the step motor run demand was produce by L297, reduce the burden of MCU and programmer. The experiment shows that the control system runs stably with the merit of little stepping angle unvaried torque and low power consumption and has the higher precision in the running of step motor. Keywords: Step motor；C8051F020；Drive control 目录 第一章 前 言 1 1.1课题背景 1 1.2步进电机的发展概况 2 1.3步进电机的驱动技术 2 1.4步进电机的细分技术 3 1.5课题主要内容 3 第二章 基于单片机的四相步进电机驱动系统 4 2.1步进电机的分类、选择、结构特点和工作原理 4 2.1.1步进电机的基本参数 4 2.1.2步进电机的结构特点 4 2.1.3步进电机的分类和选择 5 2.1.4混合式步进电机的基本工作原理 5 2.1.5步进电机的型号选择 7 2.2 C8051F020单片机 8 2.2.1 C8051F020功能特点 8 2.2.2 单片机最小系统介绍 9 2.3 L297／L298功能介绍 12 2.4 步进电机的细分及其电流最佳设计 13 2.4.1 细分原理 13 2.4.2 步进电机电流的非线性设计 14 第三章 硬件设计 16 3.1硬件电路的具体应用 16 3.1.1 C8051F020应用介绍 16 3.1.2 L297/L298的应用 17 3.2控制电路 18 3.2.1 键盘输入 18 3.2.3 步进电机的控制信号 19 第四章 步进电机驱动电路软件设计 20 4.1 驱动器个程序模块开发 20 4.1.1 单片机控制信号的输出 20 4.1.2 系统主程序 21 4.1.2 按键输入及控制程序 22 4.1.3 步进电机的正转 22 4.1.4 步进电机的反转 24 4.1.4 步进电机的加速 26 4.1.4 步进电机的减速 26 4.2 细分数据的产生与存储 27 4.3 I/O口设置及各参数意义 28 第五章 驱动控制器的调试 30 5.1程序编译时的错误与解决方法 30 5.2补进电动机转动错误及解决方法 30 5.3驱动器调试结果分析 31 结 论 32 参考文献 33 致 谢 34 第一章 前 言 1.1课题背景 在电气时代的今天，电动