步进电机课程设计

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1、第1章步进电机简介1.1步进电机原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。驱动方式为二相激磁方式各线圈通通电顺序如表1-1所示。表1-1相序表顺序相ABA’B’01100101102001131001电机正反转控制和速度控制：当电机绕组通电时序为AB-BA’-A’B’

2、-B’A-AB时为正转，通电时序为AB-B’A-A’B’-BA’-AB时为反转。步进电机的驱动电路，微电脑向步进电机输入端传送1或0信息，则可实现上述操作。电机速度控制：通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度，也就是改变电机的转动速度。251.2步进电机各参数1.2.1相数（m）产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。1.2.2拍数（n）完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以两相电机为例，有两相四拍运行方式即AB-BA’-A’B’-B’A-AB，两相八拍运

3、行方式即AB-B-BA’-A’-A’B’-B’-B’A-A-AB。1.2.3步距角（θ）对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。1.2.4信号分配感应子式二相步进电机，工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度；二相八拍为,步距角为0.9度。两相四拍为AB-BA’-A’B’-B’A-AB,步距角为1.

4、8度；两相八拍为AB-B-BA’-A’-A’B’-B’-B’A-A-AB,步距角为0.9度。这里选取四拍的的工作方式。25第2章总体设计方案2.1设计思路步进电机是通过脉冲信号来控制的，通过对脉冲信号宽度进行调节，将电脉冲转换为角速度或线速度。所以怎样产生这个信号和产生怎样的信号是控制的关键。在设计中选用AT89C52为电机控制芯片。选取P1口为电机控制信号输出口；因采用动态数码显示，故选取P2低4位口作为LED数码显示器的位选信号输出端口，选取P0口8位作为LED数码显示器段选信号输出端口；因为电机只有停止、正转、反转、加速、减速四种不同工作状态

5、，故选取P3口低四位作为按键信号输入端口。具体结构框图如2-1图所示。2.2总结构框图P0.0-P0.7XATLAT89C5RETP2.0-P2.4P1P3.0-P3.4振荡电路复位电路LED数码显示器路电机及驱动电路按键电路图2-1总结构框图25第3章硬件设计3.1硬件选取3.1.1单片机的选取单片机的XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保

6、证脉冲的高低电平要求的宽度。整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。这里选取AT89C52作为控制单片机。3.1.2步进电机的选取

7、设计要求实现两相四拍步进电机的控制。考虑到电机的驱动，我们选取了六线步进电机。值得注意的是步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。这里规定电机转速5~25转每分钟。253.1.3显示器的选取数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码

8、管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5