基于單片機的步進電機控制器的設計論文-2

1、哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文1第1章緒論1.1引言步進電動機又稱脈沖電動機或階躍電動機，國外一般稱為Steppingmot、Pulsemot或Stepperservo，其應用發(fā)展已有約80年的歷史。步進電機是一種把電脈沖信號變成直線位移或角位移的控制電機，其位移速度與脈沖頻率成正比，位移量與脈沖數(shù)成正比。步進電機在結構上也是由定子和轉子組成，可以對旋轉角度和轉動速度進行高精度控制。當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該矢量場會

2、帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉一個角度。因此，控制電機轉子旋轉實際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來產(chǎn)生旋轉的磁場。每來一個脈沖電壓，轉子就旋轉一個步距角，稱為一步。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進電機各相繞組的電流輪流切換，在供給連續(xù)脈沖時，就能一步一步地連續(xù)轉動，從而使電機旋轉。步進電機每轉一周的步數(shù)相同，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會長期積累。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的

3、位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，同時步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高，步進電動機可以在寬廣的頻率范圍內通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調速、快速起停、正反轉控制等，這是步進電動機最突出的優(yōu)點[1]。正是由于步進電機具有突出的優(yōu)點，所以成了機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用[2]。比如在數(shù)控系統(tǒng)中就得到廣泛

4、的應用。目前世界各國都在大力發(fā)展數(shù)控技術，我國的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展，我國已經(jīng)能夠自行研制開發(fā)適合我國數(shù)控機床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。雖然與發(fā)達國家相比，我們我國的數(shù)控技術方面整體發(fā)展水平還比較低，但已經(jīng)在我國占有非常重要的地位，并起了哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文3功能相對較單一，并且設計要求有所改變，就得改變整個硬件電路，比較麻煩。而采用單片機的軟件和硬件結合進行控制，運用其強大的可編程和運算功能，充分利用單片機的各種資源

5、，能靈活的對步進電機進行控制，實現(xiàn)其不同模式、步數(shù)、正反轉、轉速等控制，如果需改變控制要求，一般只需改變軟件就能適應新的環(huán)境，并且在本設計中利用動態(tài)掃描技術，把顯示電路和鍵盤電路有機的結合起來，能做到一定的人機交換，而且為了抗干擾，提高可靠性，具有一定的應用價值。1.2步進電機常見的控制方案與驅動技術簡介1.2.1常見的步進電機控制方案1、基于電子電路的控制步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)

6、。由于脈沖控制信號的驅動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅動電路。步進電機與控制電路、功率放大驅動電路組成一體，構成步進電機驅動系統(tǒng)。此種控制電路設計簡單，功能強大，可實現(xiàn)一般步進電機的細分任務。這個系統(tǒng)由三部分組成：脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅動電路。系統(tǒng)組成如圖1.1所示。脈沖控制器功率放大驅動電路環(huán)形分配器步進電機圖1.1基于電子電路控制系統(tǒng)此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設計