PPT基于单片机的步进电机控制系统设计参考.ppt

基于单片机的步进电机 控制系统设计 作者姓名： 专业名称：电气工程及其自动化 指导教师： 1.本设计的意义及内容 现在步进电机已被广泛使用，但步进电机不能像直流电机，交流电机在常规下使用，它必须有双环型脉冲信号，功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此，设计步进电机具有现实意义和实用价值。 本文通过MCS-51单片机对步进电机进行控制，主要介绍了步进电机驱动电路和LED显示电路的设计，包括硬件系统设计和软件系统设计，来实现步进电机的控制。系统为一自动控制系统，通过按键向单片机输送控制信号，控制步进电机的转速和方向，重点阐述了脉冲产生电路以及对速度和方向的控制，该系统具有成本低，控制方便的特点。  2.步进电机概述 ——步进电机分类 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。 1. 永磁式步进电机 永磁式步进电动机输出力矩大，动态性能好，但步距角大。 2. 反应式步进电机 反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。 3. 混合式步进电机 混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，步距角小，输出力矩大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。应用最为广泛。 综合以上概述本设计选择的混合式步进电机。 步进电机概述 ——速度控制 如果电机每转动1圈需要脉冲数为：n=360/1.50=240,则每转一圈要240个脉冲，若要求25转/分，则每秒要产生脉冲数为：n1=25/60*240=100。为此我们得出转速与每秒产生的脉冲个数关系为： N=V/60*240=4V 式中V为要控制的速度，N为所需脉冲个数。 有了上述关系我们就不难推出定时时间与速度之间的关系： T=1/N=1/4V 若定时器控制位TMOD=01H，那么定时器的计数初值与转速之间的关系为： 步进电机概述 ——速度控制 X=261-1/4V*foc*12 式中foc为晶振频率。为此我们可以得出步进电机转速与定时器定时常数关系，见右表 为此我们只要将定时器的初值写入表格，利用查表程序就可以完成电机速度的控制。 步进电机概述 ——方向控制 一般步进电机来说，驱动器的输入共用3路，它们是：步进脉冲信号CP，方向电平DIR，脱机信号PREE。 1. 步进脉冲信号CP 步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置与速度，也就是说；驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机一个旋转的步距角，CP脉冲的频率改变则会使步进电机的转速改变，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机精确定位。 步进电机概述 ——方向控制 2. 方向电平DIR 方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向，此端为高电平时，电机一个转向，此端为低电平时，电机转向另一个方向，电机转向必须在电机停机后进行，并且换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束以及下一个方向的第一个脉冲前发出。 3. 脱机电平信号PREE 当驱动器上电平后，步进电机处于锁定状态，或则运行状态，当用户想手动调整电机而不想关闭驱动器电源，这时就可以用到此信号。如果不需要此功能，此端不接即可。 步进电机概述 ——位置控制 步进电机不需要位置传感器，就可依照输入的脉冲数决定移动量，并将负载顺利、正确地送达指定位置点上。移动量的大小，是依照电机分辨率的大小与输入的脉冲数决定的，脉冲数与位移量间的关系如下: 位置移动量=步进电机分辨率x输入脉冲数 步进电机的概述 ——驱动系统 3.单片机简介 单片机(MCU)是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。