009单片机控制步进电机

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。 [资料来源：http://think58.com]

关键词：单片机AT89S52; 步进电机; [资料来源：http://THINK58.com]

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 [资料来源：THINK58.com]

 

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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。

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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）。 [来源：http://www.think58.com]
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
采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。
(5)、步进电机动态指标及术语：
步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。
失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。
失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。
最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。
最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

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