基于单片机的步进电机控制系统设计

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1、基于单片机的步进电机控制系统设计【摘要】：步进电机广泛应用于工业自动化发展中，介绍了由L297专用驱动芯片实施对步进电机的控制，采用AT89C51单片机作为中央处理器，通过接受外部信号来发出步进电机的正转、反转、加速、减速等命令，同时由LCD液晶屏显示步进电机转向及转速等相关信息；分析了步进电机的结构和工作原理，并给出系统硬件结构图和软件程序模块。实践表明，系统性能优于传统的步进电机。【关键词】：步进电机；单片机AT89C51；控制系统【Abstract】:Steppingmotorisnowwidely

2、usedinautomaticdevelopmentofindustry,thisarticleintroduceasteppingmotorcontrolsystembasedondedicatedL297drivingship,MCUAT89C51iscentralprocessingunit,throughreceiveexternalsignaltoissuetheorder:right-run,left-run,acceleratedandslowdown,anddisplaytheinform

3、ationofrotationdirectionandrotationspeedontheLED;Itisanalysedthatthesteppingmotorstructureanditisworkingprinciple,andmoreover,thehardvarestructureandsoftwaremodulesweregiven.Thepracticeshowedthattheperformanceofthissystemoutdidthetraditionalsteppingmotorc

4、ontroller.[Keywords]:Steppingmotor;MCUAT89C51;controlsystem.前言步进电机是一种利用电磁铁的作用原理将电脉冲信号转换为线位移或角位移的电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。由于步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等数字控制领域中应用日益广泛。工业控制系统中，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到调速的目的。步进电

5、机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差的特点，广泛应用与各种控制。第一章步进电机的特点及分类1.1步进电机的特点1步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此，当它转动一周后，没有累积误差，具有良好的跟随性。2步进电机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。3页22由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。1速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。2步进电机

6、只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。3步进电机存在震荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。4步进电机自身的噪声和震动较大，带惯性负载的能力较差。1.1步进电机的分类步进电机可分为反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机，永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，在欧美等发达国家80年代已被淘汰。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它

7、又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用很广泛。我们以四相步进电机35BYJ46为例，说明步进电机的工作方式：35BYJ46有四相ABCD,如果对各个相依次单独通电，“AB-C-D”，磁场旋转一周需要换四次，则称为四相单四拍；如果每次对两相同时通电，“AB-BC-CD-DA”,则称为四相双四拍；也可以每次对三相同时通电，“ABC-BCD-CDA-DAB”;将四拍和双四拍交替使用，就称为四相八拍，如：“A-AB-B-BC-C-CD-DA”,“AB-ABC-B

8、C-BCD-CD-CDA-DA-DAB”,此时磁场旋转一周需要换相八次。双四拍每次对多相同时通电，与单四拍比较起来，每相通电的时间长，消耗的功率增大，电机所得到的电磁转矩也大。同时，采用多相励磁会产生电磁阻尼，会削弱或消除震荡现象，使得电机不易产生失步。四相八相与四相四拍相比较，步距角减小了一倍，有利于削弱振荡，提高电机的带负载能力。一般说来，步进电机控制系统需要以下部分，如图所示：其中的脉冲发生器用于产生频率变化的脉冲信号；