基于单片机的电动机正反转控制设计详解.doc

基于单片机的电动机正反转控制设计 学生：xxx（指导教师：xxx） （xxxxxx电气信息工程学院） 摘 要：基于单片机的基本理论，本文设计了一种步进电机控制系统。该系统通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行开关加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：开关输入电路、液晶显示电路、步进电机的驱动电路等。软件部分采用C语言编程，主要包括液晶显示程序、步进电机的正反转即快慢程序等。通过仿真验证了本文设计系统的实用性能。 关键词：步进电机控制系统；调速；单片机 The design of motor control system based on SCM Student：Zhou Tianhang（Supervisor：Liu Yunxia） Electrical and Information Engineering Department of Huainan Normal University Abstract: The basic theory based on SCM. this paper designs a kind of stepping motor control system. The system goes through the design of software and hardware. Realize the stepper motor can switch the acceleration and deceleration control according to the given parameters which makes the control system in the shortest time to finish and not out of step. At the same time, it can control the reversing the stepper motor accurately, start and stop. The hardware control circuit AT89C51 microcontroller as the core mainly. Include: switch input circuit, LCD displaying circuit, stepper motor drive circuit. The software is programmed by C language. Include: LCD display program and the stepper motor speed program .The practical performance of the design of the system is validated by simulation. Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Computer 1 绪论 1.1 设计研究的目的和意义 由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。 对于一个步进电机控制系统而言，总希望它能以最短的时间到达控制终点。因此要求步进电机的速度尽可能地快，但如果速度太快，则可能发生失步。此外，一般步进电机对空载最高启动频率都是有所限制的。当步进电机带负载时，它的启动频率要低于最高空载启动频率。根据步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带负载的能力越差。当步进电机启动后，进入稳态时的工作频率又远大于启动频率。由此可见，一个静止的步进电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，必须在启动时有一个加速的过程。从高速运行到停止也应该有一个减速的过程，防止步进电机因为系统惯性的原因，而发生冲过终点的现象。为此本文以单片机作为控制核心，实现步进电机的自动加减速控制，使系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象。因为步进电机的转速正比于控制脉冲的频率，所以调节步进电机的转速，实质上是调节单片机输出的脉冲频率[1-3]。 由于步进电机的运动特性受电压波动和负载变化的影响小，方向和转角控制简单，并且步进电机能直接接收数字量的控制，非常适合采用微机进行控制。步进电机工作时，失步或者过冲都会直接影响其控制精度。研究步进电机的加减速控制，可以提高步进电机的响应速度、平稳性和定位精