时间常数以提高电机的高频特性。它提高了步进电机的高频响应减少了电动机的共振，也带来了损耗大效率低的缺点。这种驱动方式目前主要用于小功率或启动运行频率要求不高的场合。高低压驱动是指不论电动机的工作频率是多少，在导通相的前沿用高电压供电来提高电流的上升沿斜率，而在前沿过后采用低电压来维持绕组的电流，即采用加大绕组电流的注入量以提高出力，而不是通过改善电路的时间常数来使矩频性能得以提高。但是使用这种驱动方式的电机，其绕组的电流波形在高压工作结束和低压工作开始的衔接处呈凹形，致使电机的输出力矩有所下降。这种驱动方式目前在实际应用中还比较常见。为了弥补高低压电路中电流波形的下凹，提高输出转矩，七十年代中期研制出斩波电路，该电路由于采用斩波技术，使绕组电流在额定值上下成锯齿形波动，流过绕组的有效电流相应增加，故电机的输出转矩增大，而且不需外接电阻，整个系统的功耗下降，效率较高，因而恒流斩波电路得到了广泛应用，本文正是应用恒流斩波技术实现了驱动控制。为改善恒流驱动方式的低频特性，设计个低速时低电压驱动，高速时高电压驱动的电路，使其成为个由脉冲频率控制的可变输出电压的开关稳压驱动电源。在低速运行时，电子控制器调节功率开关管的导通角，使线路输出的平均电压较低，电动机不会像在恒流斩波驱动下那样在低速容易出现过冲或共振现象，从而避免产生明显的振荡。当运行速度逐渐变快时，平均电压渐渐提高以提供给绕组足够的电流。调频调压线路性能优于恒电压和恒电流线路，但实际运行中需要针对不同参数的电机，相应调整其输出电压与输入频率的特性。本文研究的内容在般的步进电机工作中，其电源均采用单极性直流电，通过对步进电机的各相绕组按恰当的时序方式通电，就可使其执行步进转动。当相绕组通电时相应的两个磁极就分别形成极产生磁场，并与转子形成磁路。在磁场的作用下，转子将转动定的角度，使转子齿与定子齿对其，从而使步进电机向前走步。转子的角位移大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入的脉冲同步。只要能正确控制输入的电脉冲数频率以及电机各相绕组通电的相序，即可得到所需要的转角转速及转向，通过单片机很容易实现对步进电机的数字控制。本设计采用单片机实现对两相步进电机的转速控制。由单片机产生的脉冲信号经过脉冲分配器后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。本课题的研究目的之就是设计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，交互性强，可靠性高的步进电机控制系统。二电机概述电机的分类电动机的种类很多，从广义上讲，电机的类型分为机械式电磁式和组合式三大类型。按结构特点电磁式步进电机可分为反应式永磁式和混合式三大类按相数分则可分为单相两相和多相三种。目前使用最为广泛的为反应式和混合式步进电机。反应式电机，简称反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本低，步距角可以做得很小，但动态性能较差。反应式步进电机有单段式和多段式两种类型永磁式电机，简称永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是个磁源。转子的极数和定子的极数相同，所以般步距角比较大。它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小相比反应式，但启动运行频率较低，还需要正负脉冲供电混合式电机，简称混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳噪声低低频振动小。这种电动机最初是作为种低速驱动用的交流同步机设计的，后来发现如果各相绕组通以脉冲电流，这种电动机也能做步进增量运动。由于能够开环运行以及控制系统比较简单，因此这种电机在工业领域中得到广泛应用。由于本设计的设计目的更注重整个系统的有机结合，所以只采用反应式步进电机。电机的工作原理结构及基本原理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高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转角度，使得转子的对磁极磁场方向与定子的磁场方向着该磁场旋转个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来个脉冲电压，转子就旋转个步距角，称为步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能步步地连续转动，从而使电机旋转。电机将电能转换成机械能，步进电机将电脉冲转换成特定的旋转运动。每个脉冲所产生的运动是精确的，并可重复，这就是步进电机为什么在定位应用中如此有效的原因的。程序入口读出的数据赋予口全部置准备启动开始测电压读转换后的数据读数完毕返回初始化电机反转及显示系统停止工作按键判断按键判断检测电流及显示按键判断按键判断图读子程序及模式切换子程序控制电机转动的脉冲输入方式两相四拍通电方式正转反转两相八拍通电方式正转反转以两相四拍正转为例其程序代码如下结论经过为期学期的学习和努力，本次设计顺利完成，具体结论如下采用单片机作为控制核心，利用其强大的功能，把键盘电路和数码管显示电路，电机驱动电路，电机电流检测电路有机的结合起来，组成个操作方便，交互性强的简单系统。通过系统的设计实现了预期的设计目标，完成了全部的设计任务，具体功能如下完成了整个系统的硬件设计和软件编程，能通过键盘电路控制步进电机的转速控制，能实现启动正转反转加速减速控制，实现转速最低转分，最高转速转分通过编程实现了通过单片机能输出两相四拍和两相八拍的脉冲控制序列。驱动电路能提供，的驱动信号整个电机的转速，转动方向，检测到的电机电流的大小等都能通过数码管显示出来整个的成果形式是最终以步进电机控制电路板的形式展示出来了。在本设计中作为电机正常工作比较重要的电机驱动模块，本设计中是采用驱动芯片及其外围电路来实现的，其特点是成本低，可靠性高，出现问题容易维护，实现相对容易等特点。在电机工作模式上本设计实现了电机的两相四拍和两相八拍两种脉冲控制方式。结束语这次课程设计历时两个月，在整整两个月的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计，进步加深了对单片机的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。但是在编写顶层文件的程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有，在细心的检查下，终于找出了和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了口气。在波形仿真时，也遇到了点困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示在设定输入的时钟信号后，数字秒表开始计数，但是始终看不到秒和小时的循环计数。后来，在数十次的调试之后，才发现是因为输入的时钟信号对于器件的延迟时间来说太短了。经过屡次调试，终于找到了比较合适的输入数值时钟周期设置在秒左右比较合适。其次，在连接各个模块的时候定要注意各个输入输出引脚的线宽，因为每个线宽是不样的，只要让各个线宽互相匹配，才能得出正确的结果，否则，出现任何点小的误差就会导致整个文件系统的编译出现提示，在器件的选择上也有定的技巧，只有选择了合适当前电路所适合的器件，编译才能得到完满成功。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。总的来说，这次设计的步进电机细分驱动控制电路还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在石老师的辛勤的指导下，终于游逆而解，觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，同时，对未来有了更多的信心。参考文献谭会生，张昌凡技术及应用西安西安电子科技大学出版社，王锁萍，龚建荣电子设计自动化教程成都电子科技大学出版社，张凯，林伟实例剖析北京国防工业出版社，黄正谨，徐坚系统设计技术入门与应用北京电子工业出版社，俞家琪，何立民步进电机基础教程北京北京航空航天大学出版社，第四全国大学生电子设计竞赛组委会第三全国大小生电子设计竞赛获奖作品北京北京理工大学出版社，毕业设计论文题目单片机控制电机论文设计系别机电系专业电器自动化年级电气二班学号姓名王鑫指导教师韩立标年月日摘要引言电机常见的控制方案与驱动技术简介常见的电机控制方案电机驱动技术二电机概述电机的分类电机的工作原理三系统的硬件设计系统设计方案单片机最小系统单片机最小系统设计单片机端口分配及功能串口通信模块数码管显示电路设计电机驱动模块设计驱动电流检测模块设计四系统的软件实现系统软件主流程图系统初始化流程图按键子程序结论结束语参考文献摘要本文应用单片机步进电机驱动芯片字符型和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在轴方向联动。文中讨论了种以最少参数确定条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法，可以有效地减少系统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的应用实例。关键词步进电机控制系统，插补算法，变频调速，软硬件协同仿真引言随着国内经济的发展及人口不向都市集中，使都市的建筑物普遍朝高层化发展。电梯已成为不可缺少的运输设备，电梯在我们的生活中起着举足轻重的作用。电梯已不仅是种生产环节中的重要设备，更是种人们频繁乘用的交通运输设备。交流电梯是采用交流继电接触器控制的最普遍。最大量的种电梯控制类型，这种控制使用继电器数量大，保护连锁触点多。电气线路复杂，维护工作量大，可靠性稍差。随着微电子技术的发展，采用无触