序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。步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。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。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以及直流电源。般步进电机的精度为步进角的，且不累积。步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点，步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，有的甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频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。步进电机有个技术参数空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频步进电机的基本参数电机固有步距角它表示控制系统每发个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了个步距角的值，这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相三相四相五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，般二相电机的步距角为三相的为五相的为。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。保持转矩保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。钳制转矩钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有钳制转矩。步进电机的工作原理及分类步进电动机或称脉冲电动机，是种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。步进电动机实际上是个数字角度转换器，也是个串行的数模转换器。输入个电脉冲，电动机就转动个固定的角度，称为步，这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的，故称为步进电动机。从步进电动机定子绕组所加的电源形式来看，与般交流和直流电动机不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脉冲电压电流，所以有时也称为脉冲电动机或电脉冲马达。步进电机的工作原理步进电机是种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动个固定的角度称为步距角，它的旋转是以固定的角度步步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电动机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。步进电机的分类按其工作方式分为功率式和伺服式功率式输出转矩较大，能直接带动较大的负载伺服式输出转矩较小，只能带动较小的负载，对于大负载需通过液压放大元件来传动。按结构分为单段式径向式多段式轴向式印刷绕组式。按使用频率分为高频步进电动机和低频步进电动机。按运动方式旋转运动直线运动平面运动和滚切运动按工作原理反应式磁阻式永磁式永磁感应子式混合式。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。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。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。两相步进角般分为度而五相步进角般为度。步进电机在工业中的应用步进电机作为执行元件，是机电体化的关键产品之，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机磁盘驱动器玩具雨刷机械手臂和录像机等。另外步进电机也广泛应用于各种工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以很方便的控制步进电机转过的角位移，且步进电机的误差不积累，可以达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便的改变步进电机的转速和加速度，达到任意调速的目的，因此步进电机可以广泛的应用于各种开环控制系统中。第四章控制步进电机设计步进电机的控制和驱动方法很多，按照使用的控制装置来分可以分为普通集成电路控制单片机控制工业控制机控制可编程控制器控制等几种。本设计选用西门子通过控制驱动器来控制步进电机。步进电机的选择本设计使用的步进电机选用的是型号为的两相混合式步进电机，该型号的步进电机步矩角为，相电流，相电阻，相希望通过控制的个开关实现以下功能起动电机，使其实现正转圈后自动停止按反转启动按钮，使其实现反转圈后自动停止启动主程序，则可在此时选择电机转动方向，若电机转动，则无法改变电机停止时选择电机转动方向，当电机转动到设定的圈后，电机自动停止。本设计中的输入输出点地址分配地址如表所示表端口分配表输入点符号输出点符号启动信号脉冲输出信号方向选择信号方向控制信号控制电机方向转动用接在的开关来选择方向。如果，将输出置高位，则电机逆时针转动。如果，将输出置低位，电机顺时针转动。程序如下设置转动方向若电机处于停止状态且转向开关置于,逆时针转动若电机处于停止状态且转向开关置于,顺时针转动程序调试按照上述所编写的程序绘制梯形图，而后编译程序，如图至图图图第五章论文总结本文论述了基于的步进电机控制系统的设计方法和研制过程，包括硬件设计软件设计以及系统组态等方面。硬件电路用西门子驱动器和步进电机设计而成。软件程用梯生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期个振荡周期以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，芯片便循环复位。复位后口均置引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为的处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚通过个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的，由复位电路采样次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用时，取，约为，约为。复位操作不会对内部有所影响。常用的复位电路如图所示图常用复位电路图输入输出引脚端口是个位漏极开路型双向端口，端口置对端口写时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动个。对内部程序存储器编程时，接收指令字节校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，口是分时转换的地址低位数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。端口是个带有内部上拉电阻的位双向端口。输出时可驱动个。端口置时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部程序存储器编程时，接收低位地址信息。端口是个带有内部上拉电阻的位双向端口。输出时可驱动个。端口置时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部程序存储器编程时，接收高位地址和控制信息。在访问外部程序和位外部数据存储器时，口送出高位地址。而在访问位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。端口是个带有内部上拉电阻的位双向端口。输出时可驱动个。端口置时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部程序存储器编程时，接控制信息。除此之外端口还用于些专门功能，具体见表。表端口功能表显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有发光二极管显示器液晶显示器显示器等。显示器是现在最常用的显示器之，如图所示。图显示器图发光二极管由特殊的半导体材料砷化镓磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式显示器件半导体显示器。分段式显示器数码管由条线段围成字型，每段包含个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮灭，就可以显示各种字形或符号。数码管有共阳共阴之分。图是共阳式共阴式数码管的原理图和符号。图共阳式数码管的原理图片机系统更加重要。目前，我国生产很多型号的单片机，在此，我们采用型号为的单片机。因为是个低电压，高性能位单片机，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元，内置功能强大的微型计算机的提供了高性价比的解决方案。是个低功耗高性能单片机，个引脚，个外部双向输入输出端口，同时内含个外中断口，个位可编程定时计数器,个全双工串行通信口，可序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。步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。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。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以及直流电源。般步进电机的精度为步进角的，且不累积。步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点，步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，有的甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频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。步进电机有个技术参数空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频步进电机的基本参数电机固有步距角它表示控制系统每发个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了个步距角的值，这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相三相四相五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，般二相电机的步距角为三相的为五相的为。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。保持转矩保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。钳制转矩钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有钳制转矩。步进电机的工作原理及分类步进电动机或称脉冲电动机，是种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。步进电动机实际上是个数字角度转换器，也是个串行的数模转换器。输入个电脉冲，电动机就转动个固定的角度，称为步，这个固定的角度称为步距角。步进电动机的运动状态是步进形式的，故称为步进电动机。从步进电动机定子绕组所加的电源形式来看，与般交流和直流电动机不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脉冲电压电流，