基于单片机的步进电机控制器设计

ByGrith4

' K& w9 N* W, f  |# i摘要:步进电机是一种常用的机电执行元件,相应的控制和驱动电路对于其整体性能起着
' B4 G8 A2 K7 h非常重要的作用。采用常见的AT89S51 单片机和步进电机驱动芯片L298N 实现步进电机的控制和
驱动。整个系统具有结构简单、可靠性高、体积小、成本低和实用性强等特点,具有较高的应用推广
价值。
关键词:单片机;步进电机;控制器;驱动器
0引言
* q! @7 V, f  \; q  B% _* f; m步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或
角位移的控制电机,其位移速度与脉冲频率成正比，
位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由
定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行
7 {$ A0 c7 k0 s- R7 g高精度控制。当电流流过定子绕组时,定子绕组产
$ x$ D! T6 e, T; i生一矢量磁场,该矢量场会带动转子旋转一角度,使
得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向:
3 p% }+ q: o, X8 D( W' H# \5 Y
' {5 A' E/ `7 _5 P: ^致。定子绕组矢量磁场每旋转一个角度,转子也随.
) T' w( n9 f- H2 A: W% L( Y着该磁场旋转- -一个角度。因此，控制电机转子旋转
实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产
生旋转的磁场。每来一个脉冲电压,转子就旋转一
0 h) L; ^! Z3 `% ]) D# I# d个步距角,称为一步。根据电压脉冲的分配方式,步
+ W7 }" V0 x( `$ A2 a/ ?0 c, l; d  |进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲
时，就能一步一步地连续转动,从而使电机旋转。步
进电机每转一周的步数相同， 在不丢步的情况下运;

* _9 S4 h; V# C* G行,其步距误差不会长期积累。随着电力电子技术
的发展,可以实现细分驱动,即将一个步距角细分成
; g% v. ]( p4 {1 Y; d% `若干小步来驱动,以减小步距角,提高步进分辨率，
增加电机运行平稳性。步进电机必须使用专用的步
进电机驱动设备才能够正常工作。步进电机系统的
运行性能,除与电机自身的性能有关外,在很大程度
# x& q4 V1 N9 |; ]( m上还取决于驱动设备性能的优劣。
1控制原理
$ k0 |. z* C2 k7 C: n6 m步进电机可以直接接受数字信号,不需要进行
数字与模拟量的转换,具有高精度快速启停能力。.
如果选用三相六拍，步距是1.50, 即进一步,电机转
动1.59 ,转动一周需要200步。步进电机直接由数
. f! D9 c- A2 s& t5 z) b9 {字信号控制,其控制程序可以分为脉冲序列的生成、
方向的控制、步进电机变速控制程序3部分。
1.1 步进电机控制的基本原理
步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制
9 w0 \0 j$ G2 R2个方面。从结构上看，步进电机分为三相、四相、
! F* y2 {  q6 ]: S% r* m  R  i; Q五相等类型,常用的则以三相为主。三相步进电机
的工作方式有三相单三拍、三相双三拍和三相六拍
3种，下面具体加以阐述。
) A& |- y- ]0 D* J; {(1)换相顺序的控制
  K9 ^2 ^+ O" _& F' C% Y. n步进电机通电换相这一过程称为脉冲分配。例


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每来一个脉冲电压,转子就旋转一个步距角,称为一步

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