基于STC单片机步进电机驱动器的设计及C语言程序

基于单片机系统的步进电机驱动器摘褥子本文介绍了基于80C52单片机的步进电机控制系统设计。分别总结了单片机和步进电机及步进电机的各种驱动方式。提供了4相步进电动机和80C52微控制器功能参数和驱动器功能，以及选择原因所需的指导。介绍了基于80C52单片机的步进电机控制系统的原理。根据80C52单片机和步进电机原理及特性和参数选择不同的组件，并结合驱动芯片ULN2003A设置相应的电路图。进行了必要的电路分析说明，制作并启动了该电路图，实现了加速减速等功能。关键字：步进电动机；AT89C52单片机；ULN2003A驱动程序。列表第一章迁移-1-11.1主题的背景-1-11.2开发概述- 1-11.3主题主要内容-1-1第二章步进电机的基本原理、分类和选择- 12.1步进电动机的基本参数-22.2步进电动机的特性-22.3步进电动机分类-22.4四相混合步进电动机的工作原理和工作原理-2选择2.5步进电动机特定型号-3第三章步进电机驱动系统和驱动接口的选择- 33.1单电压电源驱动接口-43.2双电压驱动接口-43.3低压电源驱动器接口-43.4斩波恒流电源驱动程序接口-53.5集成电源驱动器接口和驱动程序芯片选择-6第4章驱动系统硬件组件和特定驱动器方案分析- 64.1 80C52微控制器简介- 64.2驱动器系统整体结构-84.3驱动器系统的驱动原理-94.3.1步进电动机控制信号- 94.3.2控制信号功率的扩大- 94.3.3单片机控制信号的输出- 10第5章驱动系统硬件电路和总电路-105.1单片机最低系统-105.2人机交互模块-115.3键开关部分-12-125.4驱动器芯片部分-12-125.5总电路图-13-13第6章驱动程序系统程序流程图-13第7章结论- 14-14附录- 14-14-14参考资料- 19-19-19第一章前面的话1.1主题的背景步进电机可以将数字脉冲控制信号直接转换为一定值的机械角度位移，自动生成位置扭矩，从而锁定轴，是现代数字控制技术中最先出现的执行部件。在机器结构中重新安装滚珠丝杠可以转换为步进电机的高精度直线位移，这是现代机器控制中需要精度的一个非常重要的点。随着微电子和计算机技术的发展，对步进电机的需求与日俱增，在各个经济领域应用。步进电机是控制专用电动机，其优点是结构简单，运行稳定，易于控制。特别是步进值的特点是不受电压、温度变化的影响，误差不会长期积累，对实际应用有很大的便利。研究步进电机的控制方法对提高控制精度和响应速度、节能等具有重要意义。为此，本文调整了步进电机转速等级，设计了用数码管显示的步进电机驱动程序。1.2开发概述步进电动机广泛使用，但步进电动机的行为与常规直流电动机不同，交流电动机用于常规环境。可由双环脉冲信号、电力驱动电路等构成的控制系统组成。写好步进电动机不容易。包括机器、马达、电子、电脑等很多专业知识。现在生产步进电机的厂家确实不少。但是有专业技术人员可以自己开发，开发的制造商很少，连最基本的设备都没有。只是处于一种盲目复制阶段。这给产品的选择、使用带来了很多困难。本文以四相混合步进电动机的基本工作原理和简单的驱动设计为例进行了说明。预计在大多数用户选择使用时会有帮助。1.3任务主要内容本课题分析了步进电机的工作原理，简要介绍了其各种驱动方式。使用以软件方式驱动步进电动机的单芯片微型计算机以及芯片和电路元素，可以通过c语言编程方式在一定范围内控制步进电动机的速度。在Keil中编程和调试，在Proteus中模拟，并很好地模拟实验结果。最后根据电路图焊接实物。第二章步进电机的基本原理、分类和选择步进电动机是将电脉冲转换成角度位移的致动器，当步进电动机收到脉冲信号时，它会向指定方向旋转一定角度(称为“步进角度”)，其旋转以一定角度一步运行。为了精确定位，可以通过控制脉冲数来控制角度位移。同时，通过控制脉冲频率，可以控制电机旋转的速度和加速度，达到调速目的。2.1步进电动机基本参数马达特定步进角度：控制系统的每个步进脉冲信号，指示马达旋转的角度。马达为86BYG250A类型马达提供步长角度值，例如0.9/1.8(如果整个步长0.9有效，则为1.8)。此步长角度可以称为马达特定步长角度。这与马达实际工作的实际步长角度、实际步长角度和驱动无关。步进电动机相位数：指示电动机内部的线圈组数，目前常用两相、三相、四相和五相步进电动机。马达相位数不同，步长角度也不同，一般二相马达的步长角度为0.9/1.8，三相(0.75/1.5)，五相(5相)为0.36/如果没有细分驱动器，用户主要选择不同数量的步进电动机，以满足自己的步进角度。使用细分驱动器时，“步骤数”没有意义，用户只需更改驱动器中的细分数即可更改步骤角度。保持扭矩：步进电机通电但不旋转时定子锁转子的扭矩。步进电动机最重要的参数之一，通常低速旋转电动机的转矩接近于保持转矩。步进电动机的输出转矩随着速度的增加而衰减，输出功率也随着速度的增加而变化，因此保持转矩成为步进电动机最重要的参数之一。例如，当人们谈论2N.m的步进电动机时，没有特别的话，将转矩保持在2N.m的步进电动机。2.2步进电动机特性1.一般步进电动机的准确度为步进角度的3%-5%，不累积。步进电机的转矩随着速度的增加而减小。3.步进电机旋转时，电机各相绕组的电感形成逆电动势。频率越高，反电动势越大。在该作用下，马达随着频率(或速度)的增加，相位电流减少，力矩减少。4.步进电机在低速时工作正常，但如果速度比一定速度快，就无法启动，发出哨声。步进电动机具有空载启动频率，即在空载情况下使步进电动机正常运行的脉冲频率，高于此值的脉冲频率可能导致电动机无法正常启动，从而导致步进或阻塞。如果有负载，则启动频率必须低。要高速转动马达，脉冲频率必须有加速度。也就是说，启动频率低，然后按一定的加速度，上升到所需的高频(电机速度在低速下高速)。2.3步进电动机分类目前有三种常用的步进电动机。1.反应式步进马达(VR)。反应步进电机结构简单，生产成本低，步进角度小。但是动态性能差。永磁步进电动机(PM)。永磁步进电机输出，动态性能好；但是步伐在拐角处很大。混合步进电动机(HB)。混合步进电动机结合了反应型、永磁步进电动机的优点，是目前最好的步进电动机，步进角度小、输出大、动态性能好。也称为永磁感应子步进电动机。本主题综合了四相混合(感应子)步进电动机的上述参数特性和各种步进电动机的优缺点2.4四相混合步进电动机工作原理和工作方法图2-1。开关SB开始通电，SA、SC、SD