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单片机课程设计-正反转可控的步进电机.pdf

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古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

正反转可控的步进电机

1引言

本课程设计目的是为了进一步掌握单片机系统,加强对系统设计和应用能力

的培养而开设的综合设计训练环节。本系统用51单片机和ULN2003A电机驱动

芯片并加入控制按钮来实现步进电机的正、反转控制。

2设计方案及原理

步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。作为控制执行部

件,广泛应用于自动控制和精密仪器等领域。例如在仪器仪表、机床设备以及计

算机的外围设备中(如打印机和绘图仪),常有对精确的、可控制的回转源的需

要。在这种情况下,使用步进电机最为理想。

2.1步进电机控制

步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60°,线圈绕过相对的两个磁极构成一

相。此外各磁极上还有5个分布均匀的锯形小齿。电机转子上没有绕组。当某相

绕组通电时,响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。如果这是定子的小齿与转子的小齿没有对齐,则在磁场的作用下,转子将转

动一定的角度,使转子齿与定子齿对齐,从而使步进电机向前“走”一步。

如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制电机的转

动,从而进行了数字到角度的转换。转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转

动的速度与脉冲频率成正比,而转动方向则与脉冲的顺序有关。

2.2步进电机驱动方式

步进电机常用的驱动方式是全电压驱动,即在电机移步与锁步时都加载额定

电压。为防止电机过流及改善驱动特性需加限流电阻。由于步进电机锁步时,限

流电阻要消耗掉大量的功率。因此,限流电阻要有较大功率容量,并且开关管也

要有较高的负载能力。

步进电机也可以使用软件方法,即使用单片机实现,这样不但简化了电路,

同时降低了成本。使用单片机以软件方式驱动步进电机,不但可以通过编程方法

在一定范围之内自由的设定步进电机的转速,往返转动的角度以及转动次数等;

还可以方便灵活的控制步进电机的运行状态,以满足不同用户的需求。因此常把

单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。单片机控制步进电

机图如下所示:

古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

单片机原理及系统课程设计报告

机步进电机负载

图1单片机控制步进电机

3硬件设计

硬件设计分为开关控制电路、单片机电路、电机驱动电路、动作表示灯电路。

开关控制电路是整个系统的输入部分,通过开关输入电路,经单片机电路控制电

机驱动电路动作,同时动作表示灯给出表示。

单片机采用最常用的AT89C51,其中晶振频率采用12MHz。复位电路电容可

用10uF,但不唯一,只要RC所得时间大于两个机器周期即可。按压控制开关,

电路一方面通过发光二极管给出动作表示,同时驱动电机产生相应的动作。

3.1硬件接线的设计

硬件电路由三

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