基于proteus与单片机的步进电机控制设计

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1、中南大学信息院引言国内外研究概况及发展趋势目前在数控生产和经济型定位系统改造及机器人等定位系统的应用领域，有三分之二以上采用的是步进电机作为伺服控制系统的。因此，如何改善电机的控制方法以提高定位系统的定位精度，成为提高系统性能的关键所在。目前，电机控制方法已经由传统的PID控制方法发展到性能更优良、结构更简单的数字式PID控制方法，并取得了较好的效果，在一定程度上提高了系统的定位精度。工业发达的国家都在大力发展精密定位技术，利用它进行产品革新、扩大生产和提高良品率和国际经济竞争力。为了满足定位精度的要求，

2、各国都在研究影响系统精度的因素，以及如何实现固有的精度指标。在精度定位研究方面水平最高的是美国，其LINL国家试验室、Lloore、YnionCarbide、PneumoPrecision等公司均在精度定位系统研究与开发方面做出了卓越成效的工作。美国国防部高等研究计划局(DARPA)投资1300万美元，由LINL试验室与1983年7月研制成功的LODAT^!大型超精密机床利用激光干涉测量系统，采用压电晶体误差补偿技术，使定位精度可以达到0．025um，是世界公认最高水平的机床。但是该机床不但重达1360k

3、g，体积庞大，造价更是昂贵。日本近些年来花费巨大人力、物力，开发、研制精密机床，1987年日本通产省开始的“超尖端加工系统的研究开发”是大型研究规划提出的设想。但是，由于精密和超精密加工的尖端部分代表着最新科学技术的发展，同时与航空、军事、核能等方面联系密切，各国对这部分技术是严格保密的。有关精密加工的高新技术和产品还对中国实行禁运。而发展精密加工技术又是我国的当务之急，因此我们必须依靠自己力量，加速发展自己的精密定位技术。随着微电子技术、大功率电力电子器件及驱动技术的进步，目前发达国家的驱动器已进入恒相

4、电流与细分技术相结合的技术阶段，使步进电机低速运行振荡很小、高速运行时转矩维持不变。在步进电机驱动技术上，一方面由于采用了斩波恒流控制、sP删(正弦脉宽调制)和细分技术以及最佳升降频控制，大大提高了步进电机运行快速性和运动精度，使步进电机在中、小功率范围内向高速精密化领域渗透；另一方面在电路设计方面，驱动器电路普遍采用单片机加上外围电路，或专用SPWM芯片甚至DSP来产生SPWM波来控制功放电路上开关管的通断，从而控制各相绕组细分电流的大小。功率开关管目前采用的功率场效应管(MOSFET)，与早先采用的大

5、功率晶体管(GTR)相比有很多优点；性能更加优越的绝缘栅极晶体管(IGBT)也己应用于高速型及较大功率的步进电机驱动电路中。21中南大学信息院一、摘要摘要：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。采用AT89C52单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现了电机调速与正反转的功能，并使用EDA软件Proteus对设计进行了仿真。同时还设计了硬件电路。结果表明，使用Proteus仿真结果与硬件电路实验结果基本一致。先采用Proteus仿真，再移植到相应的硬件

6、电路，这种方式可以减小系统开发成本争周期，具有一定的推广价值。关键词：步进电机；单片机；调速系统；ProteusAbstract：Steppermotoristheopen—loopcontroldevicechangingtheelectricalpulsesignalintoangulardisplacementorlineardisplacement．ThespeedofsteppermotoriscontrolledbyturningtheCPpulsefrequencybytheinternal

7、timerofAT89C52singlechipmicrocomputer。anditsnormal—reversefunctionisrealized．ThesimulationisdonebytheProteussoftwareofEDA，andthehardwarecircuitisalsodesigned．TheresultsshowthatthesimulationresultsbyProteussoftwareandthehardwareexperimentalresultsarebasica

8、llyconsistent．ThesimulationisusedfirstlybyProteus，anditistransplantedintothecorrespondinghardwarecircuit．Thiswaycan．reducesystem’sdevelopingcostsandcycle，andhasacertainpromotingvalue．Keywords：steppermotor；singlechip