基于PROTUES单片机步进电机速度控制系统设计与仿真本科学士论文.doc

前 言 步进电机成为执行元件,是机电一体化的重要产品其一,频繁使用在种种自动化操控系统中。伴随微型电力电子和计算机技术的扩展,步进电机的需求量不断增加,在每一个国民经济地方都有使用。最近几年来，伴随数字电子技术与微操控器的迅速崛起。从而使得步进电机被频繁用于诸多运动操控中使用，这是因为数字输入性能的步进电机允许它连接到任何数字操控器。 在步进电机的操控的电路中能够根据操控脉冲信号个数来操控角位移量,所以实现准确定位的最终结果; 因为步进电机每次输入一个脉冲信号就可以转动一个固定的角位移，简单的说一个脉冲信号与一个固定角位移是一一对应关系。这样就能够根据操控步进电机的任意两个连续脉冲信号的时间间隔来更改脉冲信号的频率，通过控制时间延时长短来操控步进角从而间接更改步进电机旋转的速度，最后达到实现步进电机的调节速度的效果。步进电机能够成为一种操控用的特种电机,根据其没有积累的误差(精度为100%)的特性,频繁使用在种种开环操控。伴随微型电力电子和计算机技术的扩展，步进电机的需求和日俱增，研究制造步进电机驱动器和操控系统具备非常重要的意义。 绪论 第一节 单片机控制步进电机的背景与意义 步进电机是根据操控脉冲信号个数来间接操控角位移量，最后实现准确定位的最终结果；它是一种电机一体化系统在增量运动转换成发散的数字信号输入的机械运动。步进电机轴或者主轴旋转发散一步增量时，命令脉冲信号使用在适当的序列转子旋转固定一步取决于其建设。较直流电机步进电机有诸多优势，即低摩擦，寿命长，使用的轴承极其稳定，由于没有接触刷和减少转子散热，并且根据其没有积累误差(精度为100%)的特性,频繁使用在种种开环操控系统。步进电机能够成为一种操控用的特种电机。 它被成为最常用的一种电机，频繁使用在数控机床、机器人、自动化仪表等地方。 步进电机有3种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。 步进电机是通过用电脉冲信号进行操控的，通俗的说：步进电机的位置和速度由脉冲信号数和频率决定。频率与脉冲信号数成一一对应关系。步进电机的转动方向取决于脉冲信号数的顺序。想要对步进电机的速度调节进行准确的定位，就必须通过恰当对步进脉冲信号的频率进行操控，最后达到调速的目的。想要对电机进行准确定位，我们可以通过操控步进脉冲信号个数。伴随现代社会的不断进步，计算机技术运用到的生活的各个方面并且伴随微型电力电子技术迅速发展，步进电机的作用与日俱增，复杂的则用于高精度严要求的工业控制领域。这是由于步进电机具有稳定、抗干扰能力强、工作期间受温度的影响极小。 国内外研究状况 虽然步进电机最早是由国外创造出来的。但国内在几十年前时就已经开始生产和使用，当时它被广泛的应用在我国工业控制的各个领域。其中步进电机的驱动电路当时可以说是一个技术上的瓶颈，许多驱动电路虽然能使步进电机正常运行，但对于精度具有严格要求的部分工业控制来说，许多驱动电路就显得那样的束手无策，步进电机组成的电路中用到的所有半导体器件，当时就已经实现了国内化生产。 1.2.1 国外研究状况 外国工业革命期间各种电子器件得到了突飞猛进的发展，工业促进了整个国民经济的发展，然而也就是那些看似微不足道的电力电子产品推动了整个工业的发展，步进电机在其中起着不可小视的作用。在大功率的工农业设备驱动上，由于从驱动的成本太高，效率也不怎么明显，噪音等诸多对外界的影响，在外国考虑这些因素大扭矩步进电动机不能达到要求，另一方面对于直流电动机来说，对于电动机编码器的整体技术和经济指标都是具有较高的要求。还有部分的空心转杯电动机和交流电动机，这些电机则被运用也一些高端方面的控制。 上面说了大功率的情况，小功率场合方面，国外还是没有抛弃使用步进电机，比如：部分工业控制（小型简单），部分工业制造中的机械设备，还有其他人们日常生活中的各种办公自动化领域。等等。 1.2.2 国内研究状况 在过去的工业数控机床中我国基本上完全采用的是大力矩的步进电机，随着社会的不断发展各种驱动器的成熟，而部分有实力的公司为了赢得在市场上的主导控制权，牺牲部分的成本采用交流电动机驱动数控机床而获得更高的经济效益。 步进电机是一种受外界干扰小的开环控制元件，对使用者要求不高，对于大功率的场合使用，还是有部分欠缺的地方。 对于一些更高要求的领域，比如：卫星、雷达等，我国在几十年前，就生产了力矩电机和环形力矩电机，这两种电机在高品质的操控场合，得到了广发的应用。 第三节 本章主要研究内容 本论文主要是简单的研究步进电机的一些性质，步进电机的加速和减速，正转和反转等。选用的是最简单的二相步进电机作为主要核心元件，至于控制它的则是采用我们最为熟悉的AT89C52单片机。步进电机是一种机电一体化系统在增量运动转换成发散的数字信号输入的机械运动器件。但有不