毕业设计(基于单片机的步进电机驱动)

基于单片机系统的步进电机驱动摘要本文介绍了基于80C51单片机系统的步进电机控制系统的设计. 分别概述了单片机与步进电机及步进电机的各种驱动方案，阐述了四相步进电机与80C51单片机的功能参数和一种驱动方式的优点及其选择原因介绍了步进电机控制系统的原理，根据80C51单片机和步进电机的原理和特点及参数选择了其他部件，并给出了确立相应电路图的必要电路分析说明，使该电路图成型工作，实现了正反转、加速减速等功能关键字：由80C51单片机、步进电机驱动的单芯片microcomputer -基本驱动程序集成电路控制steppingmotorcontrolsystem的design. In this paper，thecharactersofmicrocomputerofresectivelyandsteppingmotorandallkindsofstepping forafourphasesteppingmotorsandthe 80 c 51 monolithicfunctionparametersanddrivingway， aswilllasthecharacteristicsoftheadvantagesofthenecessarychoiceareasonthat based on 80 c 51 steppingmotorcontrolsystemareintdued thepred ting to the 80 c 51 singmiccomputerandthespotemortorprinicalleandchareti最后一个havechavementhenecessrycricustitanandcondledtheproduct gthericcationt acclerateanddecelerate.keywords :80 c 51 single-chi microcomputer； Stepping motor； 驱动器； 控制目录第1章前言.1.1课题的背景. 1.2发展概况.1.3课题的主要内容.1第2章步进电机的基本原理， 分类和选择. 2.1步进电机的基本参数.2.2步进电机的特点：.3.4四相混合步进电机的工作原理和工作方法.3.4 步进电机具体模型的选择.6 3.1单电压功率驱动接口.6.3高低压电力驱动连接器.第8章分析驱动程序系统的硬件配置和具体的驱动程序方案.10 4.2整个驱动程序系统的配置.13 4.3.1步进电机的控制信号.13 4.3.2放大控制信号功率.15 4.4驱动系统整体电路和说明.22 5.1电路的焊接. 22第6章的结论.26参考文献. 是现代数字控制技术中出现最早的驱动器，其特征在于，数字脉冲控制信号直接变换为一定数值的机械角位移，自动产生定位转矩，能够锁定旋转轴。在机械结构中结合滚珠丝杠，步进电机的高精度旋转角可以转换成高精度的直线位移，这在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，步进电机的需求量日益增加，已在各个经济领域得到应用。 步进电机作为控制用的特殊电机，具有结构简单、运行可靠、控制简单的优点。 特别是阶跃值不受电压、温度变化的影响，误差长期不积累的特征给实际应用带来了极大的便利。 广泛应用于消费类产品(打印机、相机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、医疗器械等电气机械产品。 研究步进电机的控制方法对提高控制精度和响应速度、节约能源等具有重要意义。 因此，设计了能够实现步进电机转速、旋转方向的步进电机驱动器。 1.2发展概况步进电机已经得到广泛应用，但步进电机不像普通直流电机，交流电机已经普遍使用。 必须使用双环形脉冲信号、功率驱动电路等构成控制系统。 因此，使用步进电动机并不容易，与机械、电动机、电子、计算机等众多专业知识相关。 目前生产步进电机的厂家确实很多，但是有专业技术人员，自己能开发的厂家非常少。 大部分制造商只有一二十人，也没有基本设备。 只是处于盲目复制阶段。 这给产品的选择、使用带来很多麻烦。 由此，以四相混合型步进电机为例，叙述了基本工作原理和设计简单的驱动器。 我们希望广泛的用户能够选择、使用和改善整个设备。 1.3课题的主要内容本课题分析了步进电机的工作原理，并简要介绍了各驱动方式。 最后，使用单片机根据相关芯片和电路元件驱动步进电机，通过c语言编程方法控制步进电机的旋转速度、旋转方向等在一定范围内运行，灵活地控制步进电机2的运行状态，简单地进行步进论述了中间可能出现的问题，并提出解决办法。 最后分析完成的电路图。 第2章步进电机的基本原理、分类和选择步进电机是将电脉冲转换为角位移的驱动器，当步进电机接收到脉冲信号时，它向设定方向旋转一定角度(称为“步进角”)，其旋转以一定角度进一步移动。 通过控制脉冲数，可控制角位移量，实现正确的定位。 同时，通过控制脉冲频率，可以控制电机的转速和加速度，达到调速的目的。 步进电机作为控制用的特殊电机，利用无累积误差-精度100%的特点，广泛应用于各种开环控制。 2.1步进电机的基本参数电机固有步进角：表示控制系统每次发送步进脉冲信号时电机旋转的角度。 马达在出厂时给出了步进角的值。 例如，由86BYG250A型电动机给出的值可以称为0.9/1.8 (半步进操作时为0.9全步进操作时为1.8 )的步进角，并不一定是电动机实际操作时的真实步进角。 真正的步角与司机有关。 步进电机的相数：电机内部线圈组的数量，目前常用的是二相、三相、四相、五相步进电机。 俯仰角因电动机相数而异，通常的二相电动机俯仰角为0.9 /1.8，三相为0.75/1.5，五相为0.36/0.72。 在没有细分的驱动器的情况下，用户主要通过选择不同相位的步进电机来满足自己的步进角要求。使用细分驱动器时，“相数”无意义，用户只需在驱动器上更改细分数，就可以更改步进角。 保持转矩：步进电机通电但未旋转时，定子锁定转子的转矩。 步进电机的最重要参数之一，通常，步进电机的低速转矩接近保持转矩。 由于步进电机的输出转矩随着速度的增大而减小，输出功率也随着速度的增大而变化，所以保持转矩成为测量步进电机的最重要的参数之一。 例如，当没有特别说明时，它是指保持扭矩为2N.m的步进电机。 2.2步进电机的特点1 .一般步进电机的精度为步进角的3%-5%，未累积。 2 .步进电机外观允许的最高温度。 3 .如果步进电动机的温度过高，则首先电动机的磁性材料被减磁，转矩降低或失步，因此电动机外观上允许的最高温度依赖于不同电动机的磁性材料的减磁点，一般来说，磁性材料的减磁点高达130以上、200以上，因此步进电动机的外部气温4 .步进电机的转矩随转速的提高而降低。 5 .当步进电机旋转时，电机各相绕组的电感成为反电动势的频率越高，反电动势越大。 因此，随着电动机的频率(或速度)变大，相电流减少，转矩降低。 6 .步进电机在低速下可正常运行，但在一定速度以上时无法启动，伴随着尖叫声。 步进电机具有无负载起动频率，即步进电机在无负载下可以正常起动的脉冲频率，当脉冲频率超过该值时，电机不能正常起动，有可能发生失步或锁定。 如果有负载，请降低启动频率。 为了使电机高速旋转，必须在脉冲频率的加速过程中，即启动频率低，以一定的加速度上升到所需的高频率(电机转速从低速上升到高速)。 步进电机是其显着特点，在数字制造时代发挥着很大的作用。 随着不同数字化技术的发展以及步进电机本身技术的改进，步进电机已在更多领域得到应用。 综合各种步进电机的特点和实施方式，本课题选择某一混合式四相步进电机。 2.3步进电机分类目前常用的步进电机有3种：1.反应式步进电机(VR )。 反应式步进电机结构简单，生产成本低，步进角小，但动态性能差。 2 .永磁式步进电机(PM )。 永磁步进电机输出功率大，动态性能好，但步进角大。 3 .混合步进电机(HB )。 混合式步进电机综合了反应式、永磁式步进电机两者的优点，是其步进角小、输出大、动态性能好、目前性能最高的步进电机。 有时也称为永磁感应式步进电机。 综合步进电机以上参数的特