1、机电流过载太小时，动态性能改善不明显。般可取。 当这个数值与电机的电气时间常数相当时比较合适。 高低压驱动电路如下图所示 图高低压驱动接口电路图 高低压驱动法是目前普遍应用的种方法，由于这种驱动在低频时电流有 较大的上冲，电动机低频噪声较大，低频共振现象存在，使用时要注意。 第四章步进电机的单片机控制 步进电机控制系统组成 图用微型机控制步进电机原理系统图 与传统步进控制器相比较有以下优点 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现 方向控制。 只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动个固定 的步距角度。 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进。
2、通电状态控制字 注代表使绕组断电，代表使绕组通电 在程序中，只要依次将这个控制字送到口，步进电机就会转动个 齿距角，每送个控制字，就完成拍，步进电机转过个步距角。 软件法在电动机运行过程中，要不停地产生控制脉冲，占用了大量的 时间，可能使单片机无法同时进行其他工作如监测等，所以，人们更喜欢 用硬件法。 通过硬件实现脉冲分配 所谓硬件法实际上就是使用脉冲分配器，来进行通电换相控制。 是属于单极性控制，用于控制三相和四相步进电机，我们选择的是三 相六拍工作方式。可以选择单时钟输入或双时钟输入，具有正反转控制 初始化复位工作方式和输入脉冲状态监视等功能，所有输入端内部都设有斯 密特整形电路，提高抗干扰能力，使用直流电源，输出电流为。 本例选用单时钟输入方式，的脚为步进脉冲输入端，。
3、转子向右转过个齿距，如果不断地按， 通电，电机就每步每脉冲,向右旋转。如按， 通电，电机就反转。由此可见电机的位置和速度由导电次数脉冲数和频 率成对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩平稳噪音 及减少角度等方面考虑。往往采用这种导电状态，这样 将原来每步改变为。甚至于通过二相电流不同的组合，使其变为 这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出电机定子上 有相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移。并且 导电按定的相序电机就能正反转被控制这是旋转的物理条件。只要符合 这条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市 场上般以二三四五相为多。 工作方式三相 单三拍通电顺序为 双三拍通电顺序为 三相六拍通电顺序为 这三种工作方式的区别，如下表所示 表反应。
4、电 机的最终位置。 步进电机控制系统原理 脉冲序列的生成 图脉冲的生成 脉冲幅值由数字元件电平决定。 接通和断开时间可用延时的办法控制。要求确保步进到位。 方向控制 步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。三相六拍，通电顺序为 正转 反转 改变通电顺序可以改变步进电机的转向 脉冲分配 实现脉冲分配也就是通电换相控制的方法有两种软件法和硬件法 通过软件实现脉冲分配 软件法是完全用软件的方式，按照给定的通电换相顺序，通过单片机的 向驱动电路发出控制脉冲，下面以三相六拍为例 上面提到了三相六拍工作方式通电换相得正序为反 序为 图用软件实现脉冲分配的接口示意图 注相驱动 相驱动 相驱动 三相六拍控制字如下表所示 表三相六拍工作方式的控制字 。
5、率或速度的增大而相电流 减小，从而导致力矩下降。 步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单廉价，又非 常的可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 步进电机的动态响应快，易于启停，正反转及变速。 速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此， 般可以不用减速器而直接驱动负载。 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和 直流电源。 步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的 措施。 步进电机低速时可以正常运转,但若高于定速度就无法启动,并伴有 啸叫声。 步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随 着不同的数字化技术的发展以及步进电机。
6、调速，这种方法占有的时间较少，在各种单片机中都 能实现，是种比较实用理想的调速方法。 定时器法利用定时器进行工作，为了产生步进脉冲，要根据给定的脉冲频 率和单片机的机器周期来计算定时常数，这个定时器决定了定时时间，当定时 时间到而使定时器产生溢出时发生中断，在中断子程序中进行改变的电平 状态的操作，这样就可以得到个给定频率的方波输出，改变定时常数，就可 以改变方波的频率，从而实现调速。 步进电机的位置控制 步进电机的位置控制，指的是控制步进电机带动执行机构从个位置精确 地运行到另个位置，步进电机的位置控制是步进电机的大优点，它可以不 用借助位置传感器而只需要简单的开环控制就能达到足够的位置精度，因此应 用很广。步进电机的位置控制需要两个参数 第个参数步进电机控制执行机构当前的位置参数我们称为绝对位 。
7、成对，共有对。定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子 齿轴线错开。,相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示， 即与齿相对齐，与齿向右错开，与齿向右错开，与齿 相对齐，就是，齿就是齿。 转子由软磁材料制成，其外表面也均匀地分布着小齿,与定子上的小齿 相同，并且小齿的大小相同，间距相同。 对齿和错齿 图步进电机转子展开图 反应式步进电机的动力来源于电磁力，只有电机存在错齿现象才能转动。 在电磁力的作用下，转子被推动到最大磁导率的位置，定子小齿与转子小齿对 齐的位置，并处于平衡状态，如图中的相位置，这种现象被称为对齿。 而对于三相步进电机来说，当相得磁极处于最大磁导位置时，另外两相必 须处于非最大磁导位置，即定子和转子不对齐位置，这种现象被称为错齿。 工作原理 图步进电机三相接线图 。
8、 图单片机与步进电机的接口电路图 图中按钮分别控制步进电机正转反转加速减速。 因为我们讨论的是三相六拍的工作方式，所以和接高电平， 接低电平。 输出步进脉冲。 控制步进电机的转向。 第五章步进电机的运行控制 步进电机的速度控制 步进电机的速度控制是通过单片机发出的步进脉冲频率来实现，对于软脉 冲分配方式，可以采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速，对于硬脉 冲分配方式，可以控制步进脉冲的频率来实现调速。控制步进电机的速度的方 法可有两种 软件延时法改变延时的时间长度就可以改变输出脉冲的频率，但这种 方法长时间等待，占用大量的机时，因此没有实践价值。 定时器中断法在中断服务子程序中进行脉冲输出操作，调整定时器的 定时常数就可以实现。
9、本身技术的提高，步进电机将会在更 多的领域得到应用。 步进电机的分类 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机永磁式步进电机 混合式步进电机和单相式步进电机等。 反应式步进电机般为三相，可实现大转矩输出，步进角般为 度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子 上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 永磁式步进电机般为两相，转矩和体积较小，步进角般为度或 度 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和 五相两相步进角般为度而五相步进角般为度。这种步进电机 的应用最为广泛，性能最好。 步进电机的结构及工作原理 结构 图步进电机内部结构图 如图所示，步进电机分为转子和定子两部分 定子由硅钢片叠成的，定子上有大磁极，每个相对的磁极， 组。
10、式步进电机三种工作方式的性能比较 工作方式单三拍双三拍六拍 步进周期 每相通电时间 走齿周期 相电流小较大最大 高频性能差较好较好 转矩小中大 电磁阻尼小较下所示 图双电压功率驱动接口电路 虽然这方法保证了低频段仍然具有单电压驱动的特点，在高频段具有良好 的高频特性，但仍没有摆脱单电压驱动的弱点，在限流电阻上仍然会产生损 耗和发热。 高低压功率驱动接口 高低压驱动的设计思想是，不论电机工作频率如何，均利用高电压供 电来提高导通相绕组的电流前沿，而在前沿过后，用低电压来维持绕组的 电流。这作用同样改善了驱动器的高频性能，而且不必再串联电阻，消除 了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号和，它们应保 持同步，且前沿在同时刻跳变，高压管的导通时间不能太大，也不能 太小，太大时，。
11、 如图所示，接电源，分别有三个开关控制， 分别接地。 如果给处于错齿状态的相通电，则转子在电磁力的作用下，将向磁导率最 大即最小磁阻位置位置转动，即向趋于对齿的状态转动。 步进电机是种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成 分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能 正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。以反应式步 进电机为例 如相通电相不通电时，由于磁场作用，齿与对齐，转子 不受任何力以下均同。如相通电相不通电时，齿应与对齐， 此时转子向右移过，此时齿与偏移为，齿与偏移 。如相通电相不通电，齿应与对齐，此时转子又向右移 过，此时齿与偏移为对齐。如相通电相不通电，齿 与对齐，转子又向右移过这样经过分别通电状态，齿 即齿前齿移到相，电机。
12、脚为转向控制端， 这两个引脚的输入均由单片机提供和控制，选用对三相步进电机进行六拍方式 控制，所以脚接高电平，脚接地。 如下图所示 图单片机系列和脉冲分配器的接口图 由于采用了脉冲分配器，单片机只需提供步进脉冲，进行速度控制和转向 控制，脉冲分配的工作交给来自动完成，因此，的负担减轻许多。 步进电机与微型机的接口电路 由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电机的连接都需要专门 的接口及驱动电路。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。 总之，只要按定的顺序改变脉冲分配器的脚脚三位通电 的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。由于步进电机运行时功率较大， 可在微型机与驱动器之间增加级光电隔离器是抗干扰，二是电隔离。以 防强功率的干扰信号反串进主控系统。 电路图如下所示 。
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【毕业设计】基于单片机的步进电机控制的设计与研究34264977