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单片机控制步进电机+工作原理+源代码+总结

更新时间:2010-7-13:  来源:毕业论文

单片机控制步进电机+工作原理+源代码+总结
 步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良,使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中,我们很容易发现步进电机的踪迹,尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。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。
    步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动,使用非常方便。一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动,每给它一个脉冲信号,它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比,在毕业论文http://www.youerw.com时间上与输入脉冲同步,因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序,便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点,因而在数控机床,绘图仪,打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,本文来自优文论文网原文请找QQ752018766广泛应用于各种开环控制。
第二章 步进电机工作原理及系统方案论证
2.1步进电机工作原理
2.1.1步进电机结构    
电机转子均匀分布着40个小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定子和转子的展开图: 
  图2.12.1.2  步进电机的旋转:   
如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。 
    如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。 
    如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 
    如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て ,这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。      由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系,而方向由导电顺序决定。 
 图2.2
不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。
    不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。 
               2.2 课程设计目的、要求及设计方案论证
2.2.1 设计目的
(1)设计并实现给定步进电机的控制;
(2)进一步掌握步进电机的控制方法;
(3)进一步掌握单片机硬件和软件的综合设计方法。
2.2.2 设计要求实现功能
(1)电机工作方式为三相双三拍,初始转速100r/min ;
(2)能够实现电机的启/停功能;
(3)能够实现电机的正/反转功能;
(4)能够实现电机的加/减速功能。
2.2.3  设计方案论毕业论文http://www.youerw.com
(1)控制方式的确定
步进电机控制是一个比较精确的控制,步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控制方便等优点,在采用单片机的步进电机开环系统中,控制系统的CP1426

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