步进电机控制器设计.doc

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1、步进电机控制器设计________________________________________步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时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。一、步进电机常识　　常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一

2、般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。二、永磁式步进电机的控制出于制作成本考虑，下面以永磁式步进电机为例，来介绍如何用单片机控制步进电机。图1是35BY型永磁步进电机的外形图，图2是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线

3、。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、C、BC、C，轮流加电就能驱动步进电机运转。图1　35BY型步进电机外形图图2　35BY型步进电机的接线图下表列出了该电机的一些典型参数：图1　35BY型步进电机外形图图2　35BY型步进电机的接线图下表列出了该电机的一些典型参数：　　表1　35BY48S03型步机电机参数　　型号步距角相数电压电流电阻最大静转距定位转距转动惯量　　35BY48S037.54120.2647180652.5有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为12V，

4、最大电流为0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动，通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断，电路如图3所示。开机时，P1.4~P1.7均为高电平，依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。图3　单片机控制35BY型步进电机的电路原理图三、步进电机的驱动实例要求：控制电路如图3所示，开机后，电机不转，按下启动键，电机旋转，速度为2

5、5转/分，按下加1键，速度增加，按下减1键，速度降低，最高速度为100转/分，最低转带为25转/分，按下停止键，电机停转。速度值要求在数码管上显示出来。1．要求分析　　按上面的分析，改变转速，只要改变P1.0~P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求，这个时间不应采用延时来实现，因为会影响到其他功能的实现。这里以定时的方式来实现。下面首先计算一下定时时间。按要求，最低转速为25转/分，而上述步进电机的步距角为7.5，即每48个脉冲为1周，即在最低转速时，要求为1200脉冲/分，相当于50ms/脉冲。而在最高转速时，要求为10

6、0转/分，即48000脉冲/分，相当于12.5ms/脉冲。可以列出下表表1　步进电机转速与定时器定时常数关系速度单步时间(us)TH1TL1实际定时（us）255000076049996.826480778223648074.182746296898646292.612844643957344640.155……………10012500211012499.2表中不仅计算出了TH1和TL1，而且还计算出了在这个定时常数下，真实的定时时间，可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。表中TH1和TL1是根据定时时间算出来的

7、定时初值，这里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格，程序就不难实现了，使用定时/计数器T1为定时器，定时时间到后切换输出脚即可。2．程序实现定义DSB－1A实验板的S1为启动键，S2为停止键，S3为加1键，S4为减1键，程序如下：StartEndbit01H;起动及停止标志MinSpdEQU25;起始转动速度MaxSpdEQU100;最高转动速度SpeedDATA23H;流动速度计数DjCountDATA24H;控制电机输出的一个值，初始为11110111HiddenEQU10H;消隐码CounterDATA57H;

8、显示计数器DISPBUFDATA58H;显示缓冲区ORG0000HAJMPMAINORG000BHJMPDISPORG001BHJMPDJZDORG30HMAIN:MOVSP,#5FHMOVP1,#0FFHMOVA,#HiddenMOVDispBuf,AMOVDispBuf+1,AMOVDispBuf+