基于单片机的步进电机控制系统设计.pdf

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1、?基于单片机的步进电机控制系统设计基于单片机的步进电机控制系统设计作者：刘帅，祖静，张红艳，LIU Shuai，ZU Jing，ZHANG Hong-yan作者单位：中北大学,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西,太原,030051刊名：电子设计工程英文刊名：ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING年，卷(期)：2010，18(4)被引用次数：0次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.秦龙 MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲 20072.李广弟.朱月秀.冷祖祁 单片机基础 20073.赵新民.王祁 智能仪器设计基础 19994.杨辉媛.杨红海.谭伟杰 基于AT8

2、9C51单片机步进控制系统的设计 2008(8)5.沈建华.杨艳琴.翟骁曙 MSP430系列16位单片机原理与应用 20046.赵思宏.范惠林 电机转矩转速测量方法的分析 2002(3)相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 高亮 8051单片机对步进电机的控制及步进电机升降速曲线的设计-测控技术2002,21(11)步进电机是一种易于精确控制的电机,由于其良好的性能而受到广泛的应用.其控制方法也多种多样.介绍了8051系列单片机对步进电机的控制方法,并且提出和对比了几种步进电机升降速曲线的设计方案.2.学位论文 王晓丹 基于单片机的步进电机细分驱动系统的研究 2008 混合式步进电

3、机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。在开环控制下，步进电机的运行噪声大，控制精度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的闭环控制可以较大地改善步进电机的系统性能。课题的主要研究目的是设计一款新型的基于单片机的步进电机细分驱动系统，实现对步进电机的闭环控制。本文作者在深入研究步进电机的结构、运行机理和细分驱动原理的基础上，提出了一种基于正弦电流细分和电流追踪型脉宽调制(PWM)的细分驱动技术，实现了电机的恒转矩运行，提高了运行精度。考虑到步进电机非线性的影响，对将最小二乘法应用于拟合细分步距角误差曲线，以达到修正系统非线性的方法进行了探讨。在控制

4、策略方面，通过研究两相混合式步进电机的数学模型，构建了步进电机转速闭环控制系统的结构；速度控制器采用模糊自整定PI控制算法。为验证其可行性，建立了驱动系统的仿真模型，对模糊自整定PI控制策略与常规PI控制策略进行了对比仿真分析。在以上研究的基础，以满足两相混合式步进电机的动态运行特性为出发点，设计了驱动控制器的硬件和软件。驱动控制器主要分为数字控制部分、GAL片逻辑综合信号处理单元、TL494恒流控制电路，驱动功放电路、电流反馈电路、速度检测电路、过流保护电路及系统供电电源模块等。采用单片机DS89C450为控制核心，实现恒流控制、正反转运行、过流保护以及多档位细分等功能。速度检测电路采用增量

5、式光电编码器作为反馈元件，反馈电机转子的实际转速信息，实现闭环控制策略，从而获得优良控制效果。该驱动控制器已完成制作并进行了联调测试，给出了测试结果并对所测波形进行了分析。实验结果表明，系统硬件和软件设计合理可行，各项技术指标均达到了设计要求，明显地改善步进电机的运行性能，具有一定的实用价值。3.期刊论文 郑彧.陈鸿.裴焕斗 基于SPMC75F2413A单片机的步进电机控制方法-航空科学技术2007,(5)提出了一种基于凌阳SPMC75F2413A单片机的步进电机微步距控制方法.通过单片机10口输出的数据为步进电机的控制信号,信号经微步距两相步进电机专用驱动器SLA7042M驱动步进电机,实现

6、对步进电机的微步距控制.该控制方法由于减小了步进电机的步距角,从而提高了电机的分辨率.实验表明,该方法能够满足系统的精度要求.4.学位论文 李均恒 基于单片机和FPGA的步进电机控制系统的研究 2009 本论文以两相混合式步进电机为研究对象，应用单片机和FPGA/CPLD技术，设计出一种全数字步进电机控制系统，通过仿真、综合和下载的各个程序测试环节，并在实验中得到了良好的应用。本论文首先分析了混合式步进电机工作原理并推导出其数学模型，其次介绍系统的控制方案和设计思路，再次阐述FPGA的设计原理以及细分驱动的实现，最后对所要应用的硬件语言VHDL以及控制部分的仿真工具Proteus进行简要地介绍

7、，以上文献为本研究设计部分提供了理论基础。本论文提出了基于单片机和FPGA的步进电机控制系统的方案。利用单片机做控制核心来设定电机的转速、转向。FPGA负责细分驱动，把单片机发过来的脉冲波细化为阶梯波，实现步进电机转角的细分控制，使之更平稳的运动。控制部分的软硬件调试采用简单直观明了的仿真软件Proteus实现；细分系统采用软件硬化的设计思路，应用VHDL硬件设计语言。将单片机和FPGA的优势结合起来，各负其责，在最后的实验中取得了良好的效果。单片机和FPGA的结合利用，是本系统设计的核心部分，单片机技术具有操作灵活、利用广泛以及价廉等特点。而FPGA具有旺盛的生命力和广阔的前景，必然推动着整

8、个集成电路产业系统集成的进一步发展。采用FPGA，该系统无需外接D/A转换器，大大简化了系统的外围硬件电路结构，提高了系统的抗干扰性能。以单片机为控制核心，FPGA为驱动核心的系统结构简单，控制精度高，具有广泛的应用前景。5.期刊论文 李景涛.韩英.LI Jing-tao.HAN Ying 基于SPMC75F2413A单片机的步进电机加减速控制-电子设计工程2010,18(4)提出一种基于凌阳单片机的步进电机加减速的控制方法.采用凌阳科技推出的16住结构工控单片机SPMC75F2413A为控制器,由Allegro公司生产的两相步进电机专用驱动器件SLA7042M构成步进电机的驱动电路,在传统的

9、3段直线加减速控制算法基础上增加至7段S形曲线加减速过程,控制步进电机的启动和停止.实验结果表明,该控制方法克服了直线加减速中不连续、易造成系统冲击的问题,整个系统实现柔性控制,电机启动、停止连续性能提高30%.6.学位论文 刘爱萍 基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 2007 本课题采用比普通单片机快十多倍的C8051F005单片机，设计了基于C8051F005控制的直线步进电机驱动控制系统，扩大了细分度和速度的可调节范围。在控制策略上，依据直线步进电机力一速特性和动力学方程，推导了直线步进电动机理想的升降速控制曲线，实现了指数规律的升降速控制，使系统具有良好

10、的动态特性，解决了点位控制中的失步和直线步进电机行程末端的机械冲击问题；采用等幅均匀细分控制技术，有效地克服直线步进电机低频振动，提高了电机在中、低速运行时的性能，提高了系统的分辨率，减小了噪音；采用具有恒流斩波功能的专用驱动芯片，使直线步进电机绕组电流恒定，电机运行更加平稳。完成了C8051F005单片机和UC3717A结合的硬件电路设计，用汇编语言编写直线步进电机定位、匀速往返和加减速三种运行方式控制程序。实现了对直线步进电机的启停、定位、调速及正反向运行的控制。最后在SLPMU-025A样机上进行了测试，实验结果满足设计要求。该驱动控制系统可做为步进电机本体研发的配套设备，通过修改软件参

11、数也可推广应用于其他步进电机的驱动控制，具有较好的应用前景。7.期刊论文 孟武胜.李亮.MENG Wu-sheng.LI Liang 基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计-测控技术2006,25(11)提出了一个由AT89C52单片机控制步进电机的系统实例,可以通过键盘输入步进电机相关数据,步进电机根据这些数据来进行工作;并且可根据需要,实时对步进电机工作方式进行设置,具有实时性和交互性的特点;该系统可应用于步进电机控制的大多数场合.实践表明,系统性能优于传统的步进电机控制器.8.期刊论文 黄勇.廖宇.高林.Huang Yong.Liao Yu.Gao Lin 基于单片机的步进电机运

12、动控制系统设计-电子测量技术2008,31(5)为了改善步进电机的应用性能,提出了由PC机和单片机组成的步进电机控制系统的设计方案,包括硬件设计、软件和界面程序,详细介绍了步进电机的升降速实现原理和方法,用Matlab 7.1绘制了升降速的指数曲线.在PC机上用C+Builder 6.0开发了系统的应用软件,能够通过串口向单片机发送数据产生控制信号,实现对步进电机的控制.试验结果表明,整个系统成本低、运行平稳、可靠性好.9.学位论文 方爱平 基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现 2008 步进电机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控

13、制、无积累误差等优点，在众多领域中获得了广泛的应用。为了得到性能优良的控制结果，出现了很多步进电机控制系统，其中采用单片机作为控制核心的控制系统得到了广泛的应用。很多这种控制系统在步进电机的驱动上已经做的非常好，比如细分驱动技术，但是有的系统比较复杂，和一些相对比较简单的控制过程不相吻合，投入上也不经济；有的系统在操作上不是很方便，交互性不强。而且，有感于目前的职业教育的专业教材各种技术太过泾渭分明，由此带来的实习也是比较零散，没有把一些在工程实践中应该结合在一起的技术有机结合起来，因此本文的研究内容就是设计一套硬件系统较简单、经济，但功能较为齐全，适应性强，操作方便，可靠性高的，能够有机地把

14、电子技术、单片机技术、电机的控制技术结合起来步进电机控制系统。本文首先简要描述了步进电机的发展、应用情况、以及常见的控制系统采用的方案，常见的驱动技术，而且还分析了步进电机的工作原理，然后以单片机为主控制器提出了整个系统的硬件设计方案，在此基础上对各个模块的电路进行详细的设计，接着阐述了步进电机软件控制开发的流程和程序设计。10.期刊论文 基于单片机的步进电机式车辆仪表-科技资讯2009,(28)步进电机式汽车组合仪表是通过单片机控制微型步进电机,带动指针转动来显示和记录汽车行驶过程中的相关信息.在对步进电机的工作原理、控制要求以及mega169单片机接口和控制技术进行分析的基础上,结合步进式组合仪表对车速、转速、水温、燃油等汽车信息的显示需求.本文链接：http:/