步进电动机控制系统设计课件.ppt

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1、7.3.1实例功能采用AT89C51单片机控制实现步进脉冲软分配，驱动电路驱动步进电动机运行。通过改变单片机输出脉冲的频率实现电动机的无级调速。通过改变三相通电顺序实现电动机正反转运转。本系统操作界面简单，具有置数、计数显示功能，能设定步进电动机的工作状态(单三拍、双三拍、六拍式的正、反转)，记录电动机运行的步数，动态观察各工作状态。7.3.2控制系统硬件、软件设计1.控制系统电路控制系统由AT89C51单片机、隔离光耦、达林顿管阵列驱动芯片ULN2803和人机接口部分组成。关键部分器件名称及其在电路中的主要功能如下：(1)AT89C51：步进

2、电动机的方式控制、状态监测；(2)光耦：隔离干扰信号；(3)ULN2803：驱动电动机；(4)7407：驱动光耦。7.3.2控制系统硬件、软件设计图7.13控制系统电路7.3.2控制系统硬件、软件设计【步进电动机简介】根据工作原理分为反应式、永磁式、永磁感应式三类。以永磁式步进电动机为例，介绍步进电动机的基本结构和工作原理。永磁式步进电动机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源，它的输出转矩大，动态性能好。断电时有定位转矩，消耗功率较低；转子的级数与定子的级数相同，所以步矩角较大，启动和运行频率较低，并需要正负脉冲信号。但在其相应相序加

3、上反向绕组，就不需要负脉冲。7.3.2控制系统硬件、软件设计永磁式步进电动机有三相：U、V、W。工作方式有：三相单三拍，即UVWU顺序通电三相双三拍，即UVVWWUUV顺序通电三相六拍，即UUVVVWWWU顺序通电其中双三拍循环通电，这种通电方式有一相线圈在过渡过程中不断电，因而运行较平稳。六拍通电方式步矩角减小二分之一，并且启动转矩增大。7.3.2控制系统硬件、软件设计【ULN2803简介】ULN2803是一种达林顿管阵列驱动芯片，其内部有8路达林顿管，组成最大工作电压50V，当工作电压达到最大50V时，工作电流可达到500mA。可以单路输入

4、，单路输出。当负载较大时采用单路方式不足以满足要求时也可以采取多路并行输出驱动。ULN2803设计与标准TTL系列相兼容。7.3.2控制系统硬件、软件设计单路原理图如图7.14所示。图7.14ULN2803内部结构图7.3.2控制系统硬件、软件设计2.地址分配和连接ULN2803引脚与单片机接口连接和地址分配如下：(1)2B：驱动输入，与P2.0相连，P2.0低电平有效；(2)6B：驱动输入，与P2.1相连，P2.1低电平有效；(3)8B：驱动输入，与P2.2相连，P2.2低电平有效。7.3.2控制系统硬件、软件设计3.软件设计1)程序设计原则

5、步进电动机的控制程序能够根据键盘的设定改变电动机的转动方向，转动步数。根据步进电动机与单片机的接口和有效电平方式，输出控制字。7.3.2控制系统硬件、软件设计控制模型如表7-7所示。方式P2端口(电平有效0，无效1)十六进制通电绕组765432(C相)1(B相)0(A相)三相单三拍1111111—0FEHA相111111010FDHB相111110110FBHC相三相双三拍111111000FCHAB相111110010F9HBC相111110100FAHCA相三相六拍111111100FEHA相111111000FCHAB相111111010

6、FDHB相111110010F9HBC相111110110FBHC相111110100FAHCA相表7-7三相步进电动机控制模型7.3.2控制系统硬件、软件设计2)存储器分配单片机根据键盘的输入控制电动机工作和轮回显示各项参数。单片机的片内RAM分配和伪指令如表7-8所示。符号伪指令地址意义STYLEDATA11H为S表示单三拍，L表示单六拍，D表示双三OVDATA12H为1表示正转，0表示反转STEPM1DATA31H运行步数显示寄存器STEPM2DATA32H设置步数显示寄存器SETSTEPDATA33H设置步数寄存器STEPODATA34

7、H运行完步数寄存器表7-8单片机片内RAM分配SSPEEDHSSPEEDLDATADATA39H40H设置速度寄存器高位设置速度寄存器低位SPEEDMHSPEEDMLDATADATA41H42H速度显示寄存器高位速度显示寄存器低位7.3.2控制系统硬件、软件设计3)程序流程图和功能程序代码(a)主程序流程图　　　(b)键盘中断程序流程图图7.15主程序和键盘中断程序流程图7.3.2控制系统硬件、软件设计【双三拍相关代码】ORG2000HROUTN1:　MOVA,SETSTEP；BSZ→A存储设置的步数JNBZF,LOOP2；ZF为正反转标志位，

8、0为反，1为正LOOP1:MOVP2,#0FCH；正向，第一拍LCALLDELAY；延时DECA；步数减1JZDONE；A=0，返回MOVP2，#0F