众文网1.求单片机控制步进电机的毕业论文
摘自： /search.asp?m=2&s=0&word=%B5%A5%C6%AC%BB%FA&x=20&y=6 摘要单片机对步进电机的控制有串行控制和并行控制两种方式。
本设计采用的是串行控制方式，此方式下单片机控制系统与步进电机驱动器之间只有两条控制线。一条发出时钟脉冲信号来控制步进电机的转速；另一条发出转向信号控制步进电机的转向。
这两个信号都是送入步进电机驱动器的输入端，驱动器中含有环行分配器，对步进电机励磁方式的控制和控制脉冲的分配都是由环行分配器来完成的。由于单片机控制系统与驱动器之间只有两条控制线，从而使系统结构大为简化。
控制系统按速度控制的要求从时钟脉冲控制线发出相应的控制脉冲即可对步进电机的转速进行控制。当需要恒速运行时，就发出恒定频率的控制脉冲；当需要加速运行时，就发出频率递增的控制脉冲；当需要减速运行时，就发出频率递减的控制脉冲；当需要锁定状态时，只需要停止发脉冲并通入直流电就可以了。
因此，可以方便地对电动机的转速进行控制。转向控制线可实现对步进电机转向的控制，当输出高电平“1”时，环行分配器按正方向进行脉冲分配，步进电机正向旋转；当输出低电平“0”时，环行分配器按反方向进行脉冲分配，步进电机反方向旋转。
关键词：单片机系统；控制；步进电机；环行分配器 AbstractSeries control and parallel control are two modes of controlling step motors by single chip microcomputer. The design adopts serial control mode, in this case there are only two controlling lines between the single chip microcomputer system and the driver of the step motor .One is used to give out clock pulse to control the velocity, another is used to give out directional signal to control the direction. The two signals are all sent to the input of the driver of the step motor, which includes the ring dividing driver .Because of this, the system has a very simple structure. According to the demand of controlling speed, the system give out corresponding clock pulse to control the speed of the motor through the clock pulse. when constant speed is needed, constant clock pulse is gave out; when adding speed is needed, adding clock pulse is gave out; when reducing speed is needed, reducing clock pulse is gave out; When the lock-in state is needed, direct current is needed instead of the pulse. so the speed control of the step motor is very easy. The direction control line is used to control the direction of the step motor. when the voltage is “1”, the ring dividing driver shares the pulses according to the right direction, the step motor runs in the right direction. When the voltage is “0”, the ring dividing driver shares the pulses according to the revert direction, the step motor runs in revert direction. Keywords: Single chip microcomputer system; Control; Step motor; Ring distributing driver 目录1 绪论 。
.- 4 -1.1 提出问题并确定设计方案 。
.- 4 -1.1.1问题的提出 。
.- 4 -1.1.2明确课题任务。
- 4 -1.1.3 确定设计方案。
. - 5 -1.2 研究内容和方法。
.- 6 -1.2.1研究内容 。
- 6 -1.2.2研究方法。
- 6 -1.3 本课题研究的意义。
..- 7 -2 控制系统硬件电路的设计 。
- 8 -2.1 单片机最小应用系统设计。
. - 8 -2.1.1 8051单片机简介。
.. - 9 -2.1.2时钟电路设计 。
..- 10 -2.1.3复位电路设计。
- 11 -2.2 键盘和显示部分设计 。
..- 12 -2.2.1 8255A简介 。
.- 13 -2.2.2显示电路简介 。
..- 15 -2.2.3 74LS138和74LS373简介。
.. - 16 -2.2.4键盘显示接口电路设计。
- 17 -2.3 步进电机控制系统设计 。
- 18 -2.3.1脉冲分配器PMM8713简介 。
..- 19 -2.4 光电耦合部分设计 。
..- 21 -2.5 步进电动机概述。
- 22 -2.5.1步进电机的结构和原理。
- 22 -2.5.2步进电机控制方法 。
.- 24 -2.5.3 步进电机的矩频特性 。
.- 25 -2.5.4 步进电机的启动 。
..- 25 -2.6 电源电路设计。
.. - 26 -2.7 单片机对步进电机的控制原理 。
- 28 -3 控制系统软件设计。
- 29 -3.1 程序流程图 。
.- 29 -3.1.1正反转程序流程图。
. - 29 -3.1.2加减速控制程序流程图 。
2.基于单片机的步进电机控制,有高手懂吗
基于单片机的步进电机控制系统 摘 要：本文论述了以单片机AT89C51为控制器的步进电机的控制系统，内容主要包括该系统的硬件组成，步进电机运行过程的详细 分析，PC机与AT89C51单片机之间的串行通信以及AT89C51单片机对步进电机的控制程序流程图等。
关键字：单片机； 通信； 步进电动机 1 引言 平为TTL电平，为了取得一致的传输信号，因此需要采用电平转换 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起 芯片MAX485。根据实际需求选用AT89C51单片机，但由于其数 着十分重要的作用。
无论是在工农业生产还是在日常生活中的家 据存储区只有256个单元，需要扩展片外数据存储器6264。此外 用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。
因此对电动机的控 采用脉冲分配器CH250实现单片机对步进电动机的通电换向即脉 制变得越来越重要了。电动机的控制技术的发展得力于微电子技 冲分配，通过光电耦合器4N25实现步进电动机与单片机的电气隔 术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、离，由于单片机本身的驱动能力有限，因此需要采用专门的驱动电 微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使电动机控 路单电压驱动来实现功率放大，从而为电动机提供足够大的电流。 制技术在近二十多年内发生了翻天覆地的变化。
其中电动机的控 总体的硬件方框图如图1所示： 制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制。 本文采用硬件和软件相结合的办法实现单片机对步进电动机的运 动控制。
2 硬件部分 [2] PC机与AT89C51单片机 之间的串行通信在硬件上是由转 换器ATC-106和电平转换芯片MAX485来完成的。由于PC机 图1 总体的硬件框图 采用的是RS-232C接口标准，根据项目要求与生产中的实际情 况，需要采用传输距离较远的RS-485，因此需要采用RS-232C 3 软件部分 收稿日期：2007-05-18 通过软件实现PC机与单片机间的异步串行通信。
PC机采用查询的方式发送和接收数据，单片机采用中断的方式接收PC机 T —— 步进电动机运行第 +1 步时所用的时间 N 1+N 1 1 传送的信息，从而确定步进电动机的旋转方向，走的总的脉冲数； 即匀速运行每一步所需要的时间 采用软件延时法控制脉冲的分配，从而控制步进电动机的整个运 由于采用软件延时的方法来控制单片机发出脉冲的时间间 行过程。 隔即通过改变脉冲的频率来改变步进电动机的运行速度。
在步 进电动机匀加速运行阶段，只需按电动机每走一步所需要的时间 3.1 步进电动机运行的分析 [4] 来调用延时子程序即可。根据 步进电动机 的加减速要有严格的控制要求，那就是保证在 -VV 1- ii 不失步和过冲的前提下，用最快的速度和最短的时间移动到指定 =a (6) + TT 1- ii 位置。
本设计要求步进电动机的速度按图2所示运行。 —— 步进电动机匀加速运行阶段走第i步时的速度 V i —— 步进电动机匀加速运行阶段走第i步时所用的时间 T i 由于步进电动机在匀加速运行阶段走最后一步时的速度 与匀速运行时的速度V相同 V N 1 L L =V= 又因为 = 将其代入 = 且 V V V V N 1+N 1 1 1-i i T T i 1-i (2-6) TLTL - 1-ii 整理得到 a= +TT - 1ii 2 2 + + (7) TaT 0=LT TaTL ( ) - 1-ii i 1-ii 图2 步进电动机的运行过程 通过软件调用一个开平方函数就可以求得 首先令i= N 1 由图可知匀加速阶段与匀减速阶段的加速度和减速度大小 等直到 、T ，这样就可以求出步进电动机匀 、、T 1 T T T 2 1-N 3-N 2-N 1 1 1 相同，方向相反，加减速的时间相同，因此只需算出加速段走的步 加速运行阶段从静止开始每走一步所用的时间。
电动机在升速 数就可以知道减速时所走的步数，二者是一样的。计算过程如下： 过程中所走的总的步数即脉冲数为 ，从静止开始步进电动机 N 1 首先，恒速运行时的速度V是由用户设置的，因此是一个已 在匀加速阶段每走一步，升速阶段的总步数就减1，通过软件延时 知量。
加速度a，一个脉冲走过的距离L，整个运行过程所走的步 的方法来控制走每一步所用的时间，加速阶段的延时时间是逐渐 数即总的脉冲数P也都是给定值。运行方向是根据用户的要求 ，这样进行下 、直到 、、变短的，依次为 、T T T T T T 1 3-N 2 2-N 1 N 1-N 1 1 1 由软件确定的。
去，直到 =0，加速过程结束，进入恒速运行阶段。步进电动机 N 1 接着计算步进电动机运行时间 N 在恒速过程中走的总步数为 ，从恒速运行开始，电动机每走一 3 —— 为步进电动机匀加速运行时所用 根据 t atV = 1 1 步，恒速总步数就减1，因为恒速运行时走每一步用的时间都是相 的时间 同的，因此软件延时的时间均为 ，直到恒速总步数减为0，恒 T V 1+N 1 可以求出t = (1) 1 a 速过程结束，进入减速运行阶段。
由于匀减速运行的过程是加速 由于匀加速阶段与匀减速阶段的加速度大小相同，因此匀 过程的逆过程，在匀加速运行阶段，步进电动机走的总的步数为 t 加速运行阶段所用的时间t 与匀减速运行时所用的时间 是相 2 1 ，且 =N ，减速阶段电动机每走一步，减速总步数就减1, N N 1 1 2 2 2 at 。因为是匀加速运行，所以S= 同的，即t = ，由a和t t 1 1 1 2 2 软件延时的时间是逐渐变常的，依次为 、、、直 T T。
3.毕业设计,步进电机的PLC控制
PLC控制步进电机的实例（图与程序） •采用绝对位置控制指令（DRVA），大致阐述FX1S控制步进电机的方法。
由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 •FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ •PLS+,PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+,DIR-为步进驱动器的方向信号端子。
•所谓绝对位置控制（DRVA），就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。
•实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图（距离用脉冲数表示）。 •程序如下图：（此程序只为说明用，实用需改善。）
•说明： •在原点时将D8140的值清零（本程序中没有做此功能） •32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。
此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。
•当机械从A点向B点动作过程中，X1断开（如在C点断开）则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 •当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！ •把程序中的绝对位置指令（DRVA）换成相对位置指令（DRVI）: •当机械在B点时（假设此时D8140的值是-3000）闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。
D8140的值为0 •当机械在B点时（假设此时D8140的值是-3000）闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置（图中未画出），D8140的值为-6000。 •一般两相步进电机驱动器端子示意图： •FREE+,FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。
而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。 •V+,GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。
•A+,A-,B+,B-分别接步进电机的两相线圈。 PLC控制步进电机的实例（图与程序） •采用绝对位置控制指令（DRVA），大致阐述FX1S控制步进电机的方法。
由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 •FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ •PLS+,PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+,DIR-为步进驱动器的方向信号端子。
•所谓绝对位置控制（DRVA），就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。
•实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图（距离用脉冲数表示）。 •程序如下图：（此程序只为说明用，实用需改善。）
•说明： •在原点时将D8140的值清零（本程序中没有做此功能） •32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。
此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。
•当机械从A点向B点动作过程中，X1断开（如在C点断开）则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 •当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！ •把程序中的绝对位置指令（DRVA）换成相对位置指令（DRVI）: •当机械在B点时（假设此时D8140的值是-3000）闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。
D8140的值为0 •当机械在B点时（假设此时D8140的值是-3000）闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置（图中未画出），D8140的值为-6000。 •一般两相步进电机驱动器端子示意图： •FREE+,FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。
而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。 •V+,GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。
•A+,A-,B+,B-分别接步进电机的两相线圈。
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