基于-单片机步进电机控制系统串行通信设计

1、-工业自动化基于单片机的步进电机控制系统及串行通信设计电器技术. z-基于单片机的步进电机控制系统及串行通信设计. z-保许艳玲朱红永许骥海军士官学校. z-摘要：设计采用了 单片机对步进电机进展控制，主要介绍了步进电机控制器的根本电路设计，编写了驱动程序，并实现了与机的连接。关键词：单片机步进电机控制系统通信设计 . z- . z- . z-， ￥ . z-： . z-的转动，从而使工件转到相应的位置，同时能够使系. z-前言步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的机电控制元件，即控制执行部件，也是机电一体化的关键部件之一，广泛应用于各种自动化控制系统与精细机械等领域。步进电

2、机和普通电机的区别在于脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。尽管步进电机在控制的精度、速度变化的围、低速性能等方面不如传统的闭环控制的直流伺服电动机，但在精度不需要特别高的场合就可以使用步进电机，可以发挥其构造简单、可靠性高和本钱低的特点。因此，随着数字化技术的开展以及步进电机自身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到广泛应用。本文运用 单片机，实现了对步进电机的数字控制，同时将步进电机的脉冲信号通过串口输出，被所接收，从而控制整个系统。统调速方便。设计中利用串口通信，可以实现单片机与机的连接。将步进电机的转速分为级，每控制一次，转速加一级或者减一级，转速也跟

3、着变化，并将基数显示出来。总体方案的构造框图如图所示。由系统总体方框图步进电机的控制原理步进电机是纯粹的数字控制电动机。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；同. z-总体方案设计在本设计系统中，主要控制步进电机带开工件时，通过控制脉冲频率来控制电机的转动速度与加速度，到达调速的目的。. z-万方数据. z-电器技术基于单片机的步进电机控制系统及串行通信设计工业自动化. z-步进电机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其根本控制作用如下：控制换相顺序步进

4、电机的通电换相顺序严格按工作方式进行。通常，我们把通电、换相这一过程称为脉冲分配。例如，四相步进电机的四相八拍工作方式，其各 正转或反转。通电、控制脉冲必须严格这一顺序分别控制、相的通电和断电。控制步进电机的转向如果按给定的工作方式正序通电、换相，步进电机就正转；按反序通电、换相，步进电机就反转。控制步进电机的速度由于给定步进电机一个控制脉冲，它就转一步，再发一个控制脉冲，就会再转一步，两个脉冲的间隔时间越短，步进电机就转得越快。因此脉冲的频率决定了步进电机的转速。调整单片机发出脉冲的频率，就可以对步进电机进展调速。控制器的根本控制电路振荡器及时钟电路。系统中，单片机的主要作用是接收键盘设定值

5、，显示转动速度，同时还具有串行通信功能。当单片机发出脉冲信号的同时，机进展接收，以便对信号进展处理。单片机通过口提供控制步进电机的时序脉冲，以控制步进电机的运行。系统采用软件来完成脉冲分配，就可根据系统应用的需要，方便灵活地改变步进电机的控制方式。单片机的控制程序单片机的控制程序主要有主控制程序、键处理程序加速程序、减速程序、点位控制程序、显示驱动程序和串口通信监控程序。细分驱动主控制程序控制整个程序的流程，主要完成程序的初始化、中断方式的设置、计数器工作方式的设置及相关子程序的调用等。该主控制程序流程图如图所示。局部控制程序如下：、接到口上，分别表示加速、减速、单圈控制，低电平有效；表示级数

6、；控制步进电机使能信号，高电平有效；控制步进电机转速信号。加速. z-控制器的主要控制电路如图所示。信号有效，级数不超过，执行加速. z-系统中的串口通信由专用的芯片组成，主要用于系统与机的串行通信。电路由 作为中央处理器，并配以简单的外围电路组成：同时选用 的电容和组成系统自动上电复位电路。 晶振与个 的电容组成了系统的时钟基准电路。由于部就有存贮器，所以本系统未对其进展存储扩展。控制键盘由个独立式按键组成，一个加速、减速及点位控制按键。选用的是共阳极数码管，可以显示相应的速度级数。采用的单片机 ，具有；键盘延时；步进电机使能；级数加；速信号置没有控制则继续原速转动；一，一；调用定时. z-

7、闪速存储器， 部，个子程序，调节步进电机间隔时间，控制转速. z-口线，个位定时计数器，个六向量两极；输出步进电机控制信号. z-中断机构，一个全双工串行通信接口，同时片还有一一万方数据，相通电的顺序为 . z-工业自动化基于单片机的步进电机控制系统及串行通信设计电器技术. z-圈控制器的根本控制电路下转第页万方数据. z-电器技术传感测控技术在造纸机上的应用与控制工业自动化. z-一上唇口开度板；堰板微调节杆；一集团控制联接座；一传感器；一固定支架图传感器在堰板上的安装示意图. z-防腐、防潮、防干扰，无需技术维护，故适应各种环境，控制精度高，调节功能可靠等优点。结语通过传感测控技术的应用，

8、实施对造纸机网前箱堰板的调节控制。根据控制系统电磁感应的原理，通过无触点、高精度、重复控制的传感测控技术，上接第实施对造纸机网前箱堰板的调节控制，到达造纸生产中理想的堰板唇口开度，满足生产工艺的条件和控制要求，保证纸品的生产质量。参考文献造纸学会科普工作委员会制浆造纸工艺，：；调用子程序将控制信号通过串口输出. z-结语. z-基于单片机的步进电机控制系统具有本钱低、硬件电路简单、控制方便、运行稳定等优点，利用串口通信，实现了单片机与机的联机。在实际运行中，未发现有不稳定的现象。参考文献何立民单片机应用系统设计：航空航天大学，. z-于海生微型计算机控制技术：清华大学出. z-版社，圈单片机主

9、程序流程图. z-；调用子程序将级数显示出来一一万方数据宝廷步进电机及其驱动控制系统：哈尔滨工业大学，. z-基于单片机的步进电机控制系统及串行通信设计. z-作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：保， 许艳玲， 朱红永，许骥海军士官学校电器技术SHANGHAI ELECTRIC APPLIANCE TECHNOLOGY2021，(4)0次. z-1.何立民 单片机应用系统设计 19932.于海生 微型计算机控制技术 19993.宝廷 步进电机及其驱动控制系统 19971.期刊论文 高亮 8051单片机对步进电机的控制及步进电机升降速曲线的设计 -测控技术2002,21(11)步进

10、电机是一种易于准确控制的电机,由于其良好的性能而受到广泛的应用.其控制方法也多种多样.介绍了8051系列单片机对步进电机的控制方法,并且提出和比照了几种步进电机升降速曲线的设计方案.2.学位论文 爱萍 基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 2007本课题采用比普通单片机快十多倍的C8051F005单片机，设计了基于C8051F005控制的直线步进电机驱动控制系统，扩大了细分度和速度的可调节围。 在控制策略上，依据直线步进电机力一速特性和动力学方程，推导了直线步进电动机理想的升降速控制曲线，实现了指数规律的升降速控制，使系统具有良好的动态特性，解决了点位控制中的失步

11、和直线步进电机行程末端的机械冲击问题；采用等幅均匀细分控制技术，有效地克制直线步进电机低频振动，提高了电机在中、低速运行时的性能，提高了系统的分辨率，减小了噪音；采用具有恒流斩波功能的专用驱动芯片，使直线步进电机绕组电流恒定，电机运行更加平稳。 完成了C8051F005单片机和UC3717A结合的硬件电路设计，用汇编语言编写直线步进电机定位、匀速往返和加减速三种运行方式控制程序。实现了对直线步进电机的启停、定位、调速及正反向运行的控制。最后在SLPMU-025A样机上进展了测试，实验结果满足设计要求。 该驱动控制系统可做为步进电机本体研发的配套设备，通过修改软件参数也可推广应用于其他步进电机的

12、驱动控制，具有较好的应用前景。3.学位论文 海波 单片机对步进电机三相六拍指数规律升降速的并行控制 2003该文根据步进电机的动力学方程和矩-频特性曲线建立系统的数学模型,采用指数规律的升降速算法,对升降速的过程进展离散处理,用定时器控制发出脉冲的时间间隔,采用查表和计算相结合的方法实现了步进电机的升降速过程的控制.该系统采用单片机为核心对步进电机进展并行控制.系统的软件设计由C51语言编程来实现,系统由十一个模块构成,各个模块完成特定的功能.用单片机仿真系统,对该系统的软、硬件进展了调试.该文还设计了检测系统用于对步进电机转速和步数的检测.最后,该系统可以实现以下功能:在显示器的提示下,由键

13、盘输入运行的步数和稳定运行的速度;由各个功能键控制系统的运行,按启动键后,步进电机按照输入的步数进展走步;如在运行期间按停顿键,则步进电机停顿运行.研究说明,采用指数规律的升降速曲线将大提高微机控制步进电机的最高工作频率,大大缩短所需的升降速时间.4.期刊论文 彧.鸿.裴焕斗 基于SPMC75F2413A单片机的步进电机控制方法 -航空科学技术2007(5)提出了一种基于凌阳SPMC75F2413A单片机的步进电机微步距控制方法.通过单片机10口输出的数据为步进电机的控制信号,信号经微步距两相步进电机专用驱动器SLA7042M驱动步进电机,实现对步进电机的微步距控制.该控制方法由于减小了步进电

14、机的步距角,从而提高了电机的分辨率.实验说明,该方法能够满足系统的精度要求.5.期刊论文 黄勇.廖宇.高林.Huang Yong.Liao Yu.Gao Lin 基于单片机的步进电机运动控制系统设计 -电子测量技术2021,31(5)为了改善步进电机的应用性能,提出了由PC机和单片机组成的步进电机控制系统的设计方案,包括硬件设计、软件和界面程序,详细介绍了步进电机的升降速实现原理和方法,用Matlab 7.1绘制了升降速的指数曲线.在PC机上用C+Builder 6.0开发了系统的应用软件,能够通过串口向单片机发送数据产生控制信号,实现对步进电机的控制.试验结果说明,整个系统本钱低、运行平稳、

15、可靠性好.6.期刊论文 孟武胜.亮.MENG Wu-sheng.LI Liang 基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计 -测控技术2006,25(11)提出了一个由AT89C52单片机控制步进电机的系统实例,可以通过键盘输入步进电机相关数据,步进电机根据这些数据来进展工作;并且可根据需要,实时对步进电机工作方式进展设置,具有实时性和交互性的特点;该系统可应用于步进电机控制的大多数场合.实践说明,系统性能优于传统的步进电机控制器.7.期刊论文 闫剑虹.何泰祥.Yan Jianhong.He Tai*iang 步进电机高速启停控制的单片机实现 -空间电子技术2021,6(2)文章讨论了步

16、进电机加-减速控制技术,根据步进电机负载对速度响应的要求,提出了一种基于单片机的步进电机高速启停控制的数字化实现方法.实践证明,该方法有效克制了步进电机加速过程中容易出现的失步、堵转等问题.8.期刊论文 王庆东.杰辉.亦仁.马强.令.WANG Qing-dong.LIU Jie-hui.CHEN Yi-ren.MA Qiang.ZHANG Ling单片机在步进电机驱动控制中的应用 -煤矿机械2006,27(6)步进电机的驱动电路采用ULN2803达林顿管,驱动程序写入8051单片机,通过程序控制步进电机的转速和转向.实现软件与硬件相结合的控制方法,使步进电机运行稳定、可靠性高,到达了对步进电机

17、的最正确控制.9.期刊论文 房玉明.杭柏林.FANG Yu-ming.HANG Bai-lin 基于单片机的步进电机开环控制系统 -电机与控制应用. z-2006,33(4)通过ATMEL89C51单片机对步进电机进展控制,主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计,实现了步进电机的开环控制.在步进电机控制器的设计中,重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制.该系统具有本钱低、控制方便的特点.10.学位论文 王晓丹 基于单片机的步进电机细分驱动系统的研究 2021混合式步进电机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。在开环控制下，步进电机的运行噪声大，控制精

18、度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的闭环控制可以较改善步进电机的系统性能。课题的主要研究目的是设计一款新型的基于单片机的步进电机细分驱动系统，实现对步进电机的闭环控制。 本文作者在深入研究步进电机的构造、运行机理和细分驱动原理的根底上，提出了一种基于正弦电流细分和电流追踪型脉宽调制(PWM)的细分驱动技术，实现了电机的恒转矩运行，提高了运行精度。考虑到步进电机非线性的影响，对将最小二乘法应用于拟合细分步距角误差曲线，以到达修正系统非线性的方法进展了探讨。 在控制策略方面，通过研究两相混合式步进电机的数学模型，构建了步进电机转速闭环控制系统的构造；速度控制器采用模糊自整定PI控制算法。为验证其可行性，建立了驱动系统的仿真模型，对模糊自整定PI控制策略与常规PI控制策略进展了比照仿真分析。 在以上研究的根底，以满足两相混合式步进电机的动态运行特性为出发点，设计了驱动控制器的硬件和软件。驱动控制器主要分为数字控制局部、GAL片逻辑综合信号处理单元、TL494恒流控制电路，驱动功放电路、电流反应电路、速度