步进电机及仿真.doc

计算机控制技术课程设计报告 《基于Protues的步进电机控制系统仿真设计》 姓 名： 柴文峰 学 号： 1005072008 专 业： 自动化(1)班 授课老师： 丁健老师 日 期： 2013/6/20 目录 引言 1 1设计电源 1 2.四项步进电机 1 2.1步进电机 1 2.2步进电机的控制 1 2.3步进电机的工作过程 1 3电路图设计 2 3.1AT89c52的概述 2 3.2最小系统 2 3.3复位电路 2 3.4控制电路 3 3.5电机驱动电路 3 4程序设计 3 4.1 主程序框图 3 4.2 步进电机速度控制程序框图 4 4.3 控制开关输入程序框图 5 5结束语 6 [参考文献] 7 附录A 源程序 8 附录B 10 引言 通过控制AT89c52芯片，实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转、反转、加速与减速。 具体工作过程是：给作品通电后，步进电机按照预先设置的转速和转动方式转动。调整正反转按钮，步进电机实现正反转切换；按下加速开关，步进电机转速加快；按下减速开关时，电机转速减慢。 实现设计具体用到的仪器：AT89C52芯片、开关单元、四项步进电机等。 实现设计具体电路单元有：单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路。 1设计电源 AT89C51单片机需要的电源是5v直流电源，我们所用的电是220V50HZ，这要需要交流电源220V转换5V直流电源，利用变压器的原理220v进行降压，单片机控制系统以及外围芯片供电采用7805系列三端稳压器件，通过全波整流，然后进行滤波，然后进行滤波稳压，使用电容滤去交流，电路如图1.1所示。 图1.1 电源设计图 2 四项步进电机 2.1步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 2.2步进电机的控制 (1)换相顺序控制： 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：混合式步进电机的工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。 (2)控制步进电机的转向控制: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控制: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。 2.3步进电机的工作过程 开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动,如图2.3(a)所示。 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。　　 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.2所示：　　 a.单四拍 b. 双四拍 c.八拍　 图2.2 步进电机工作时序波形图 对步进电机四个绕组依次实现如下方式的循环通电控制： 单四拍运行：正转A-B-C-D；反转D-C-B-A； 双四拍运行：正转AB-BC-CD-DA；反转DC-CB-BA-AD； 四相八拍运行：正转A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。 本设计使用的是四相八拍控制。 3电路图设计 3.1 AT89C52的概述 AT89S52单片机是ATMEL公司推出的高档型AT89S系列单片机中的增强型产品。关于其功能原理及其应用不再赘述。这里只介绍本设计用到的端口和功能。 P1口：用户使用的通用I/