基于单片机的步进电机控制器的设计论文().docVIP

第1章 1.1引言 1 1.2　步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 2 1.2.1　常见的步进电机控制方案 2 1.2.2　步进电机驱动技术 4 1.3　本文研究的内容 6 第2章　步进电机概述 2.1　步进电机的分类 6 2.2　步进电机的工作原理 8 2.2.1　结构及基本原理 8 2.2.2　两相电机的步进顺序 9 2.3 步进电机的工作特点 12 第3章　系统的硬件设计 3.1　系统设计方案 13 3.1.1　系统的方案简述与设计要求 13 3.1.2　 系统的组成及其对应功能简述 14 3.2　单片机最小系统 16 3.2.1　AT89C51简介 16 3.2.2　单片机最小系统设计 22 3.2.3　单片机端口分配及功能 23 3.3　串口通信模块 23 3.4　数码管显示电路设计 24 3.4.1　共阳数码管简介 24 3.4.2　共阳数码管电路图 25 3.5　电机驱动模块设计 26 3.5.1　L298简介 26 3.5.2　电机驱动电路设计 28 3.6　驱动电流检测模块设计 29 3.6.1　OP07芯片简介 30 3.6.2　ADC0804芯片简介 31 3.6.3　电流检测模块电路图 34 3.7独立按键电路设计 35 第4章　系统的软件实现 4.1 显示子程序的设计 37 4.2　　键盘子程序的设计 38 4.3　　驱动程序流程的设计 39 4.4　　正反转程序流程图 40 4.4.1　正反转程序流程图 40 4.4.2 转速快慢程序流程图 41 4.4.3定时中断流程图 42 第5章 实验结果与分析 5.1 有关参数的计算与分析 43 5.2 理论与实际的分析 44 附　录 总 结 参考文献  第1章 1.1引言 动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、 Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。 在有些应用场合，并不需要高精度的控制，而是需要在满足一般工作要求的情况下，尽量使控制系统做到：系统硬件结构简单，成本低；功能较为齐全；适应性强；电机各种运行状态指示一目了然，操作方便；系统抗干扰能力强，可靠性高等要求。本论文就是采用这个思路进行设计。一般步进电机控制器都用硬件实现，虽然电路可以做到了高集成度，可价格较贵，功能相对较单一，并且设计要求有所改变，就得改变整个硬件电路，比较麻烦。而采用单片机的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用单片机的各种资源，能灵活的对步进电机进行控制，实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制，如果需改变控制要求，一般只需改变软件就能适应新的环境，并且在本设计中利用动态扫描技术，把显示电路和键盘电路有机的结合起来，能做到一定的人机交换，而且为了抗干扰，提高可靠性，具有一定的应用价值。 1.2　.2.1　 图　.2.2　[6]。 1.3　 在一般的步进电机工作中，其电源均采用单极性直流电，通过对步进电机的各相绕组按恰当的时序方式通电，就可使其执行步进转动。当某一相绕组通电时相应的两个磁极就分别形成N-S极产生磁场，并与转子形成磁路。在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对其，从而使步进电机向前“走”一步。转子的角位移大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入的脉冲同步。只要能正确控制输入的电脉冲数、频率以及电机各相绕组通电的相序，即可得到所需要的转角、转速及转向，通过单片机很容易实现对步进电机的数字控制。 本设计采用AT89C51单片机实现对两相步进电机的转速控制。由单片机产生的脉冲信号经过脉冲分配器后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。 本课题的研究目的之一就是设计一套硬件系统较简单、经济，但功能较为齐全，适应性强，操作方便，交互性强，可靠性高的步进电机控制系统。 第2章　2.1　[7]。 (1)反应式步进电机(Variable Reluctance，简称VR)反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本低，步距角可以做得很小，但动态性能较差。反应式步进电机有单段式和多段式两种类型； (2)永磁式步进电机(Permanent Magnet，简称PM)永磁式步进电机的转子是