《步进电机控制》PPT课件

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1、第十九讲步进电机控制单片机程序设计实践教程119.0项目演示效果图XP_19_01步骤1-步进电机控制的开机状态2图XP_19_02步骤2-启动步进电机顺时针旋转3图XP_19_03步骤3-步进电机逆时针1/8细分方式运行419.1项目目标设计学习步进电机的基本工作原理；掌握步进电机的控制方法；学习TA8435H步进电机驱动芯片的基本工作原理；掌握TA8435H步进电机驱动芯片在本开发板中的应用方法和原理；学习通过82C55并行扩展芯片进行控制信号输出的编程技巧；掌握步进电机的控制电路的硬件连接方法；在达到以上六点目标的基础上，根据本章“项目扩展

2、任务”中提出的问题，以组或个人为单位，在规定时间里完成扩展项目任务。519.2项目任务步进电机控制项目的电路原理图如图19-1所示，步进电机的控制信号由STC89C52RC单片机给出，但不是直接使用自己的端口进行控制，而是通过控制并行端口扩展芯片82C55的PB0～PB5引脚的电平输出，间接控制TA8435H步进电机驱动芯片的运行。图19-1中的J15为后备的输入电源（另一路为USB供电和程序下载接口，这两路不能同时引入外接直流电源）接入端子，有＋5V和＋12V两级可以选择引入的直流电源。三端连接插线设置端子J16实现将TA8435H负载输入电压

3、Vsel与上面引入的两路电源电压中的哪一路相连，方法是在J16的不同插针间接插短接片。P1为4针端子，引出TA8435H对两相双极性步进电机的控制信号。6图19-1步进电机控制项目的电路原理图7本项目应完成以下程序设计：打开开发板开关后，七段数码管相应位置显示'OFF'、'F'和'1'，分别表示步进电机关机、准备顺时针旋转和将要运行在整步方式。按压S1键，按照设定运行步进电机，数码管相应位置显示'OE'；按压S4键，关闭步进电机，数码管相应位置显示'OFF'；按压S5键，步进电机顺时针旋转，数码管相应位置显示'F'；按压S8键，步进电机逆时针旋转

4、，数码管相应位置显示'b'；按压S9键，步进电机整步方式运行，数码管相应位置显示'1'；按压S10键，步进电机半步方式运行，数码管相应位置显示'2'；按压S11键，步进电机1/4细分方式运行，数码管相应位置显示'4'；按压S12键，步进电机1/8细分方式运行，数码管相应位置显示'8'；按压其它键，不会引发步进电机动作。819.3系统板上硬件连线本项目要求PMY单片机开发板上的短接片接CON1的0～7引脚、CON2的0～5引脚，J5和J7的2和3引脚分别短接。若板上引入＋12V电源，则应将J16的＋12V和Vsel短接；否则，短接＋5V和Vsel，

5、其余连接插线不接，见图19-2步进电机控制的连接插线设置示意图。图19-2步进电机控制项目系统板硬件连线图919.4程序流程图图19-3步进电机控制项目的程序流程图1019.5C语言源程序（略）19.6系统构成和程序分析19.6.1步进电机的结构和工作原理步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用【42】。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就会驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角

6、度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。11图19-4常见的两相混合式步进电机实物图12步进电机是一种控制用的特种电机，可利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，应用于各种开环控制。比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等，图19-4给出了一些最常见的两相混合式步进电机实物图。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步距

7、角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。13混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步距角一般为1.8度，而五相步距角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本开发板控制驱动方案所选用的步进电机类型。以三相电机为例，将步进电机内部的定转子平行展开【43】，如图19-5所示，可以看到电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转

8、子齿轴线错开。相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以T表示，即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3T，C与齿3向右错开2/3T，A′与齿5相