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单片机控制步进电机
摘 要:本设计采用AT89S52单片机为核心对步进电机进行控制,并且辅以必要的外围器件和电路,通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经TIP122驱动步进电机;同时,用键盘对电机的状态进行控制,并用LCD显示电机的转速。
关键词:单片机AT89S52; 步进电机;
目录
前言…………………………………………………………………………………3
1 步进电机原理简介………………………………………………………………3
1.1控制换相顺序……………………………………………………………………3
1.2控制步进电机的转向……………………………………………………………3
1.3控制步进电机的速度……………………………………………………………3
1.4步进电机的静态指标及术语……………………………………………4
1.5步进电机动态指标及术语………………………………………………4
1.6驱动控制系统组成………………………………………………………………5
2 步进电机控制方案………………………………………………………………7
3 电路设计…………………………………………………………………………8
4 程序设计分析……………………………………………………………………9
5 系统调试…………………………………………………………………………10
6 总 结……………………………………………………………………………10
7 致 谢………………………………………………………………………………11
8 参考文献…………………………………………………………………………11
9 程序附录…………………………………………………………………………11
单片机控制步进电机
2004级电子信息科学与技术专业班 ***
指导老师:***、初级实验师
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,即当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累,这给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品(打印机、照相机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、医疗器械等机电产品中。
1 步进电机原理简介
步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下:
(1)控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配。例如:三相步进电机的三拍工作方式,其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。
(2)控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。
(3)控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。
(4)步进电机的静态指标及术语
相数:产生不同对极N、S 磁场的激磁线圈对数。常用m 表示。
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n 表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ 表示。θ=360 度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50 齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360 度/(50*4)=1.8 度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360 度/(50*8)=0.9 度(俗称半步)。
定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)
静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份
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