步進電動機驅動器設計

字數:24522,頁數:53  電子機電論文編號:JD411

目      錄

1．緒論 ………………………………………………………………   1
  1．1 引言 …………………………………………………………   1
  1．2 課題目的及意義 ……………………………………………   4   
  1．3 國內外發展現狀 ……………………………………………   4  
  1．4 預期目標 ……………………………………………………   6
2. 步進電機與驅動電路 ………………………………………………7
  2．1 步進電機基礎 ………………………………………………… 7
      2．1．1 步進電機術語 ………………………………………  7
      2．1．2 步進電機選擇 ………………………………………  8
  2．2 驅動電路 ……………………………………………………… 9
3．系統控制器設計………………………………………………………12
  3．1 整體設計思想 ………………………………………………   12
      3．1．1 系統主題框圖 ………………………………………  12
      3．1．2 調速控制 ……………………………………………  12
      3．1．3 正反轉控制 …………………………………………  16
      3．1．4 控制電路核心 ………………………………………  16
  3．2 控制器主電路設計 …………………………………………… 17
      3．2．1 控制器組成…………………………………………… 17
      3．2．2 AT89C51單片機………………………………………  17
      3．2．3 8255A芯片……………………………………………  21
      3．2．4 通信部分 ……………………………………………  23
4. 軟件設計  …………………………………………………………26
  4．1 程序流程圖   ………………………………………………… 26
     
  4．2 單片機控制編程 ……………………………………………… 27
      4．2．1 系統軟件程序功能 …………………………………  27
      4．2．2 程序設計要點 ………………………………………  28
5．調試和實驗結果……………………………………………………30
  5．1 調試中的問題…………………………………………………  30
      5．1．1 測定步進電機的相序和公共端 ……………………  30
      5．1．2 程序編好電機不轉 …………………………………  30
      5．1．3 程序未進入中斷  …………………………………… 31
          5．1．4 雜波干擾  …………………………………………31
  5．2 實驗結果………………………………………………………  31
6．總結和致謝………………………………………………………………32
  6．1 總結 …………………………………………………………… 32
  6．2 致謝………………………………………………………………33
參考文獻………………………………………………………………… 34
附錄 ……………………………………………………………………35
      附錄1 電路原理圖……………………………………………… 35
      附錄2 實物圖…………………………………………………… 36
      附錄3中英文翻譯 ……………………………………………… 37

摘    要
   步進電動機的突出優點是它可以在寬廣的頻率范圍內，可以利用改變脈沖頻率來實現調速，快速起停、正反轉控制及制動等，并且由其組成的開環系統簡單、廉價、可靠，因此在眾多領域有著極其廣泛的應用。
    本文講述了一種采用AT89C51單片機控制步進電動機脈沖分配,利用單片機來控制步進電動機的脈沖序列產生、控制步進電動機的正反轉和調速.分析了步進電動機的工作原理,討論了系統硬件和軟件的設計方法,介紹了步進電動機的隔離、放大驅動電路、系統控制電路以及相應的程序流程圖,并給出了步進電動機的四相八拍單片機控制的具體方法. 通過單片機與微機的串口通訊，實現對步進電機的遠距離實時監控。使用軟件代替環形分配器，完成了高效、節能的步進電機控制系統設計。軟件使用易于維護的模塊化設計方法，并采取軟、硬件抗干擾技術，提高了系統穩定性。

關鍵詞：單片機；步進電動機；串口；控制

設計要求:

通過單片機來實現對步進電機的狀態進行控制，包括步進電機的啟動、停止、正轉、反轉和速度設置。而單片機的控制指令是由軟件來實現控制，它是用VC++軟件。通過選擇不同的轉速和轉向，上位機軟件會通過串口發出不同的指令，單片機接受到指令后，會執行不同的操作來控制步進電機。
步進電機的驅動電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產生。其基本原理作用如下：
(1)控制換相順序
通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C－A,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，A相的通斷。
(2)控制步進電機的轉向
如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。
(3)控制步進電機的速度
如果給步進電機發一個控制脈沖，它就轉一步，再發一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。