步进电机控制器的设计与仿真文献综述

 2021-09-25 20:31:21

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文 献 综 述

一、课题背景

步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,其应用发展已有约80年的历史,成了机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用,比如在数控系统中就得到广泛的应用。近年来由于微型计算机方面的快速发展,使步进电机的控制发生了革命性变革。优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中,例如打印机、纸带输送机构、卡片阅读机、主动轮驱动机构和存储器存取机构等,步进电机也在军用仪器、通信和雷达设备、摄影系统、光电组合装置、阀门控制、医疗设备及自动绘图仪、程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用。因而,对于步进电机控制的研究也就显得尤为重要了。

在有些应用场合,不需要高精度的控制,而是需要在满足一般工作要求的情况下,尽量使控制系统做到:系统硬件结构简单,成本低;功能较为齐全;适应性强;电机各种运行状态指示一目了然,操作方便;系统抗干扰能力强,可靠性高等要求。本次设计就是采用这个思路进行设计。一般步进电机控制器都用硬件实现,虽然电路可以做到了高集成度,可价格较贵,功能相对较单一,并且设计要求有所改变,就得改变整个硬件电路,比较麻烦。而采用单片机的软件和硬件结合进行控制,运用其强大的可编程和运算功能,充分利用单片机的各种资源,能灵活的对步进电机进行控制,实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制,如果需改变控制要求,一般只需改变软件就能适应新的环境,并且在本设计中利用动态扫描技术,把显示电路和键盘电路有机的结合起来,能做到一定的人机交换,具有一定的应用价值。

二、主要模块

本次设计,采用AT89C51作为单片机控制,P0口串接反相器连接驱动电路ULN2003,用来驱动步进电机,P1口输出显示电路,P2口实现显示电路的动态显示以及正反转指示灯的控制。P3口实现中断功能。

总体设计方框图(见附件)

时钟电路

时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

复位电路

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