步进电动机驱动器设计

字数:24522,页数:53  论文编号:JD411

摘    要
   步进电动机的突出优点是它可以在宽广的频率范围内，可以利用改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且由其组成的开环系统简单、廉价、可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。
    本文讲述了一种采用AT89C51单片机控制步进电动机脉冲分配,利用单片机来控制步进电动机的脉冲序列产生、控制步进电动机的正反转和调速.分析了步进电动机的工作原理,讨论了系统硬件和软件的设计方法,介绍了步进电动机的隔离、放大驱动电路、系统控制电路以及相应的程序流程图,并给出了步进电动机的四相八拍单片机控制的具体方法. 通过单片机与微机的串口通讯，实现对步进电机的远距离实时监控。使用软件代替环形分配器，完成了高效、节能的步进电机控制系统设计。软件使用易于维护的模块化设计方法，并采取软、硬件抗干扰技术，提高了系统稳定性。

关键词：单片机；步进电动机；串口；控制

设计要求:

通过单片机来实现对步进电机的状态进行控制，包括步进电机的启动、停止、正转、反转和速度设置。而单片机的控制指令是由软件来实现控制，它是用VC++软件。通过选择不同的转速和转向，上位机软件会通过串口发出不同的指令，单片机接受到指令后，会执行不同的操作来控制步进电机。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：
(1)控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C－A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，A相的通断。
(2)控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
(3)控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。

目      录

1．绪论 ………………………………………………………………   1
  1．1 引言 …………………………………………………………   1
  1．2 课题目的及意义 ……………………………………………   4   
  1．3 国内外发展现状 ……………………………………………   4  
  1．4 预期目标 ……………………………………………………   6
2. 步进电机与驱动电路 ………………………………………………7
  2．1 步进电机基础 ………………………………………………… 7
      2．1．1 步进电机术语 ………………………………………  7
      2．1．2 步进电机选择 ………………………………………  8
  2．2 驱动电路 ……………………………………………………… 9
3．系统控制器设计………………………………………………………12
  3．1 整体设计思想 ………………………………………………   12
      3．1．1 系统主题框图 ………………………………………  12
      3．1．2 调速控制 ……………………………………………  12
      3．1．3 正反转控制 …………………………………………  16
      3．1．4 控制电路核心 ………………………………………  16
  3．2 控制器主电路设计 …………………………………………… 17
      3．2．1 控制器组成…………………………………………… 17
      3．2．2 AT89C51单片机………………………………………  17
      3．2．3 8255A芯片……………………………………………  21
      3．2．4 通信部分 ……………………………………………  23
4. 软件设计  …………………………………………………………26
  4．1 程序流程图   ………………………………………………… 26
     
  4．2 单片机控制编程 ……………………………………………… 27
      4．2．1 系统软件程序功能 …………………………………  27
      4．2．2 程序设计要点 ………………………………………  28
5．调试和实验结果……………………………………………………30
  5．1 调试中的问题…………………………………………………  30
      5．1．1 测定步进电机的相序和公共端 ……………………  30
      5．1．2 程序编好电机不转 …………………………………  30
      5．1．3 程序未进入中断  …………………………………… 31
          5．1．4 杂波干扰  …………………………………………31
  5．2 实验结果………………………………………………………  31
6．总结和致谢………………………………………………………………32
  6．1 总结 …………………………………………………………… 32
  6．2 致谢………………………………………………………………33
参考文献………………………………………………………………… 34
附录 ……………………………………………………………………35
      附录1 电路原理图……………………………………………… 35
      附录2 实物图…………………………………………………… 36
      附录3中英文翻译 ……………………………………………… 37