基于单片机的步进电机

基于单片机的步进电机

控制系统设计1本设计的意义及内容步进电机概述论文结构单片机简介控制系统系统设计2基于单片机的步电机控制系统设计1.本设计的意义及内容

现在步进电机已被广泛使用，但步进电机不能像直流电机，交流电机在常规下使用，它必须有双环型脉冲信号，功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此，设计步进电机具有现实意义和实用价值。本文通过MCS-51单片机对步进电机进行控制，主要介绍了步进电机驱动电路和LED显示电路的设计，包括硬件系统设计和软件系统设计，来实现步进电机的控制。系统为一自动控制系统，通过按键向单片机输送控制信号，控制步进电机的转速和方向，重点阐述了脉冲产生电路以及对速度和方向的控制，该系统具有成本低，控制方便的特点。

3基于单片机的步电机控制系统设计

2.步进电机概述

——步进电机分类径向分相式：电机各相按圆周依次排列轴向分相式：电机各相按轴向依次排列按各相绕组分布

单定子式；双定子式；三定子式；多定子式。按定转子数伺服式：输出力矩在几百～几KN.cm，只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才能驱动大负载。功率式：输出力矩在5～50N.m以上，可以直接驱动大负载。

按输出力矩的大小反应式：转子无绕组，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。励磁式：定、转子均有励磁绕组(或转子用永久磁钢制成)由电磁力矩实现步进运行。

按力矩产生的原理

具体类型

分类型式

4基于单片机的步电机控制系统设计

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。1.永磁式步进电机永磁式步进电动机输出力矩大，动态性能好，但步距角大。2.反应式步进电机反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。3.混合式步进电机混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，步距角小，输出力矩大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。应用最为广泛。综合以上概述本设计选择的混合式步进电机。5基于单片机的步电机控制系统设计步进电机概述

——工作原理开关SB接通电源,SA,SC,SD断开,B相磁极和转子0,3号齿对齐,同时转子1,4号齿就和C.D相绕磁极产生错齿,2,52号齿就和D,A相绕组磁极产生错齿当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

6基于单片机的步电机控制系统设计

步进电机概述

——方向控制（1）换相顺序的控制通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，三相步进电机在单三拍的工作方式下，其各相通电顺序为A→B→C→A，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电顺序为AB→BC→CA→AB，三相六拍的通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A。

7基于单片机的步电机控制系统设计

步进电机概述

——方向控制（2）步进电机的换向控制如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A→AB→B→BC→C→CA→A。如果按反序通电换相，即A→AC→C→CB→B→BA→A，则电机就反转。8基于单片机的步电机控制系统设计

步进电机概述

——速度控制如果电机每转动1圈需要脉冲数为：n=360/1.50=240,则每转一圈要240个脉冲，若要求25转/分，则每秒要产生脉冲数为：n1=25/60*240=100。为此我们得出转速与每秒产生的脉冲个数关系为：N=V/60*240=4V式中V为要控制的速度，N为所需脉冲个数。

9基于单片机的步电机控制系统设计步进电机概述

——速度控制

本系统采用延时的方法来控制步进电机的速度10基于单片机的步电机控制系统设计步进电机的概述

——驱动元件

单片机AT89C51对四相步进电机进行控制时，需要通过I/O口输出具有一定时序的方波作为步进电机的控制信号，但是仅靠该ＴＴＬ电平却无法直接驱动电机，因此提出电机驱动芯片ULN2003.ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统11基于单片机的步电机控制系统设计12基于单片机的步电机控制系统设计4.控制系统

——驱动电路

13基于单片机的步电机控制系统设计3.单片机简介单片机(MCU)是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。单片机是所有微处理机中性价比最