基于单片机的步进电机控制系统
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电气与电子信息学院电气应用系统设计
基于单片机系统的步进电机驱动
摘要:本文介绍了基于80C52单片机的步进电机控制系统的设计。分别概括
的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的各种驱动方案;对一款四相步进电机
以及80C52单片机的功能参数和一种驱动方式的特点,以及选择其原因进行了必
要的说明;对基于80C52单片机的步进电机控制系统的原理进行了介绍;根据80C52单片机和步进电机的原理以及特点和参数选择了其他元器件,结合驱动芯片
ULN2003A,建立了相应的电路图;进行了必要的电路分析说明,并将这个电路图
制作成型,使其工作,实现加速,减速,正转,反转等功能。
关键词:步进电机;AT89C52单片机;ULN2003A驱动。
Abstract:This paper introduces the design of the stepper motor control
system based on 80C52 MCU. Respectively generalize the MCU and step into motor and step into the motor drive scheme; a four phase stepper motor and 80C52 microcontroller function parameters and a drive mode characteristics, and choice of the reasons for the necessary explanation; the 80C52 microcontroller based stepper motor control system principle are introduced; based on 80C52 microcontroller and step into motor principle and characteristics and parameters select other components, the combination of the driving chip uln2003a, establish the corresponding circuit diagram; the necessary circuit analysis and the circuit diagram of the forming, the work, the function of acceleration and deceleration.
Keywords:AT89C52 MCU; ULN2003A driver.
目录
1 前言 (1)
1.1课题的背景 (1)
1.2 发展概况 (1)
1.3 课题主要内容 (1)
2 步进电机的基本原理与参数、分类和选择 (2)
2.1 步进电机的基本原理与参数 (2)
2.2 步进电机的特点 (2)
2.3步进电机分类 (3)
2.4四相混合式步进电机的工作原理及工作方式 (3)
2.5步进电机具体型号的选择 (4)
3 步进电机驱动系统及驱动接口选择 (4)
3.1集成功率驱动接口及驱动芯片的选择 (5)
4 驱动系统硬件组成及具体驱动方案分析 (7)
4.1 关于80C52单片机的介绍 (7)
4.2驱动系统总体结构 (9)
4.3驱动系统的驱动原理 (9)
4.3.1步进电机的控制信号 (10)
4.3.2控制信号功率的放大 (10)
4.3.3单片机控制信号的输出 (11)
5 电路板焊接部分 (12)
5.1 电烙铁的选择 (12)
5.2 焊锡的选用 (12)
5.3 焊剂的选用 (12)
5.4 焊接前的准备工作 (12)
5.5 焊接方法 (12)
6 结论 (14)
参考文献 (15)
附录1 (16)
附录2 (21)
1 前言
1.1课题的背景
步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件,其特点是可以将数字
脉冲控制信号直接转换为一定数值的机械角位移,并且能够自动产生定位转矩使
转轴锁定。如果在机械结构中再配以滚珠丝杠,那步进电机的高精度转角就可以
转换为高精度直线位移,这在以精度为要求的现代机械控制中是极其重要的一点。
随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个经济
领域都有应用。步进电机作为一种控制用的特种电机,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
累的特点,给实际的应用带来了很大的方便。研究步进电机的控制方法,对提高
控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。为此,本文设计了一段步进
电机驱动程序,可以实现对步进电机转动速度等级的调节,并用数码管显示。
1.2 发展概况
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流
电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方
可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许
多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少,但具有专业技术人员,能够自行开发,研制的厂家却非常少,连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。鉴于上述情况,本文决定以四相混
合式步进电机为例叙述其基本工作原理及设计简单的驱动程序。望能对广大用户
在选型使用时有所帮助。
1.3 课题主要内容
本课题将分析步进电机的工作原理,并简单介绍其各种驱动方式。使用单片
机以软件方式配合有关芯片和电路元件驱动步进电机,通过C语言编程方法,对
步进电机的转速与方向进行控制,使其在一定范围下运行。在Keil中编程并调试,Proteus中进行仿真,并很好地模拟出实验结果。
最后,烧写代码,在硬件上进行验证并调试,保证软件仿真与硬件的效果相同,满足课程设计的要求,达到设计的目的。