基于单片机的步进电机调速控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的步进电机调速控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

为正转，通电时序为ABB’AA’B’BA’AB时为反转。 步进电机的驱动电路，微电脑向步进电机输入端传送 1 或 0 信息，则可实现上述操作。 通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度，也就是改变电机的转动速度。 步进电 机的基本术语 相数 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 产生不同对极 N、 S 磁场的激磁线圈对数 ， 常 用 m表示。 拍数 完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以 两 相电机为例，有 两 相四拍运行方式即 ABBA’A’B’B’AAB， 两相八拍运行方式 ABBBA’A’A’B’B’B’AAAB。 步距角 对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用 θ 表示。 θ=360 度（转子齿数 J*运行拍数），以常规二相，转子齿为 50齿电机为例。 四拍运行时步距角为 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗称整步），八拍运行时步距角为 θ=360 度 /（ 50*8） = 度（俗称半步）。 信号分配 二相步进电机，工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为 ,步距角为 度；二相八拍为 ,步距角为 度。 两 相四拍为 ABBA’A’B’B’AAB,步距角为 度； 两 相八拍为ABBBA’A’A’B’B’B’AAAB,步距角为 度。 这里选取四拍的的工作方式。 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 第 3 章 设计总体思路 方案与思路 因为步进 电机的控制是通过脉冲信号来控制的， 将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。 用单片机来产生这个脉冲信号，通过单片机的 P1口输出脉冲信号，因为所选电机是两相的，所以只需要 P1口的低四位 ~ 分别接到电机的四根电线上。 定时器定时来调整电机的转速，通过键盘的按钮，就可以改变定时初值从而改变了电机的转速， P0口接 LED 数码管，可以显示当前的电机转速和按钮状态，具体结构见 框图 总框图 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 图 31 第 4 章 程序设计 主程序 进入主程序显示初始化状态，主程序由键盘程序、显示程序、步进电机驱动程序三部分组成，主程序首先初始化各变量，步进电机驱动的各引脚均输出高电平，然后调用键盘程序，并作判断，有键按下，则调用键盘程序，并显示出状态。 ~p0.7 AT89C51 单片机 ~p2.3 ~ ~p3.4 步进电机 四位数码显示管 复位 、正转、反转 加速、减速按钮 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 图 41 显示子程序 转速的显示是给用户最直观的概念，知道电机 的转的快慢，知道电机当前的转速，而需要怎样的速度，再对它进行加减速。 而这个显示是调用显示子程序。 具体流程图如下： 开始 显示初始化状态 “ —00” 按键检测 Flag==0 Flag==1 Flag==2 以初始速度正向旋转“ 0— 10” 以初始速度反向旋 转“ 1— 10” 加速 减速 减速 加速 是否为极限速度 是否为极限速度 保持速度 显示上限 速度加 /减 显示改变 保持速度 显示上限 速度加 /减 显示改变 结束 N Y N Y N Y N Y 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 图 42 键盘扫描子程序 键盘是我们唯一和电机沟通的桥梁，通过键盘的输入从而改变电机的运行状态，这里所需要的键盘数量不多，可以根据学习板做成独立式键盘，键盘的焊接是行线接单片机 P3 口的 ~,通过调用 KEY 扫描键盘，调用延 时程序，再判断是否有键按下，如果无键按下就返回继续扫描，如果有键按下，则调用 delay 延时去抖动，再读键值，等待键释放，具体流程如下图 ： 显示 Flag==0? 第一个数码管显示“ 0”（正传） Y Flag==2。 N 第一个数码管显示“ 1”（反转） N 复位显示 “—00” Y 第二位显示 “—” 第 4 位显示转速。 第三位显示转速 /10，第四位显示转速 %10 NEXT 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 图 43 第 5 章 硬件设计 硬件的设计与选取 感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高 ，电流小，发热低。 因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。 一个四相电机可以作四 相运行，也可以作二相运行。 （必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。 步进电机的分类 感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。 以机座号（电机外径）可分为： 42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号）、 57BYG、 86BYG、 110BYG、（国际标准），而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均为国内标准。 键盘 扫描 复位是否按下 正转是否按下 Flag==0 转速为 10 反转是否按下 Flag==1 转速为 10 减。 为最高速度。 速度加 1 保持 20 加。 为最低速度。 速度减 1 保持 1 返回 Flag==2 转速 =0 N Y Y N N Y Y N N Y Y N Y N 常州信息职业技术学院机电工程学院 毕业设计 步进电机应用于低速场合 每分钟转速不超过 1000 转，（ 度时 6666PPS)，最好在 10003000PPS( 度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。 这里规定电机转速 1~20 转每分钟。 步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。 这里要求不高，使用整步状态。 于历史原因，只有标称为12V 电压的电机使用 12V 外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压（建议 ： 57BYG 采用直流 24V36V，86BYG 采用直流 50V,110BYG 采用高于直流 80V），当然 12V 的 电压除 12V 恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。 应遵循先选电机后选驱动的原则。 综上所述，电机选取 42BYG 系列感应子式步进电机，两相四拍整步状态。 选用后建立起模块如下： 图 51 常州信息职业技术学院机。