基于单片机的步进电机直线插补

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1、基于51单片机的步进电机直线插补目录第1章概述2第2章设计内容的介绍32.1步进电机原理32.2步进电机的选择42.3直线插补原理52.4设计目标7第3章设计思路具体内容73.1设计思路73.2单片机及其最小系统73.3按键电路83.4步进电机驱动电路93.5液晶显示9第四章程序设计11第五章总结12参考文献13附录1317摘要本设计为基于51单片机，利用两个四相八拍步进电机，实现四个象限中直线插补的过程。其中一个电机正反转实现X正负方向的插补，另一个电机正反转代表Y轴正负方向插补。并对该插补算法的原理及其实现过程进行了阐述,通过按键启动插补过程，插补结

2、束后电机自动停止。通过LCD1602液晶实现插补过程中插补方向的显示，最终完成了步进电机的插补过程。关键词步进电机直线插补液晶显示第1章概述数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，利用数字化信号对机床及其加工过程进行自动控制，主要用于数控机床、线切割机、焊接机、气割机以及低速小型数字绘图仪等。数控机床可以加工形状复杂的零件，具有加工精度高、生产效率高、便于改变加工零件品种等众多优点，是实现机床自动化的一个重要发展方向。逐点比较法是数控机床在加工曲线时常用的一种方法，是常用的脉冲增量插补方法。它是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线，与规定的加工直线或圆弧之

3、间的最大误差为一个脉冲当量，当脉冲当量足够小时，就可以达到相当高的加工精度。步进电机是数字控制系统中非常重要的工具之一，它是一种将电脉冲信号变换成角位移的机电式数模转换器。它直接用数字信号驱动，使用非常方便。当步进电机接收计算机发来的指令脉冲后，步进电机会相应的转动，步进电机与数控系统的工具台相连，从而可以驱动刀具对工件进行切割。指令脉冲的数量决定道具的总移动量，指令脉冲的频率决定道具移动速度。这样，利用步进电机可以很容易的控制操作台进行工件的加工。17第2章设计内容的介绍2.1步进电机原理步进电机的工作就是步进转动，其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位

4、移。当给定一个脉冲信号，步进电机会转动一个角度，也就是步进角。步进电机的角位移量与脉冲数成正比，我们可以通过控制给定的脉冲个数，从而精确控制电机转动的角度。同样也可以通过控制脉冲频率控制它的转速，从而达到调速的目的。如下所示的步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图2-1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。图2-1四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就

5、和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-2所示：17图2-2步进电机工作时序波形图2.2步进电机的选择现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。在本次课程设计中，我们小组

6、选用的是28BYJ48型四相八拍的步进电机，供电电压为DC5V。该步进电机有四根控制线，对应A-B-C-D，另一根为电源线。四根线排列方式为：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……。当对步进电机施加控制脉冲时，它可以转动，四相八拍步进电机给定八个脉冲时，步进电机才会相应的转动一周。由于本电机采用的时减速电机，减速比为64:1，所以当内部转子转动64圈后，外部才会相应的转动一圈。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组，通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以

7、在不同的通电方式下运行，28BYJ48步进电机四相八拍相序表如表1所示：序号四相通电情况通电情况1000101H2001103H3001002H4011006H5010004H611000CH7100008H8100109H表128BYJ48步进电机相序表17当根据时序表整列给电时，步进电机会正转，当逆着相序表给脉冲时，步进电机相应的则反转，从而可以实现电机正反转的控制。28BYJ48步进电机主要技术参数如表2所示 表2步进电机主要技术参数由表可知，每个脉冲电机会转动5.625度，当给8个脉冲后，电机则转动45度，给定64个脉冲，电机则转动一圈。由于减速

8、比为64:1，故需要内部线圈转动64*64=4096圈，外部转子才转动一圈。2.