步進電機控制系統(tǒng)原理演示文稿

步進電機控制系統(tǒng)原理演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有33頁\編輯于星期日（優(yōu)選）步進電機控制系統(tǒng)原理現(xiàn)在是2頁\一共有33頁\編輯于星期日步進電機有如下特點：給步進脈沖電機就轉，不給步進脈沖電機就不轉；步進脈沖頻率高，步進電機轉得快；步進脈沖頻率低，步進電機轉得就慢；改變各相的通電方式（叫脈沖分配）可以改變步進電機的運行方式；改變通電順序，可以控制步進電機的正、反轉?，F(xiàn)在是3頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理圖2、步進電機控制系統(tǒng)的組成現(xiàn)在是4頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理1）步進控制器

①包括：緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正、反轉向控制門等。②作用:把輸入脈沖轉換成環(huán)型脈沖，以控制步進電機的轉向。2）功率放大器

把環(huán)型脈沖放大，以驅動步進電機轉動?，F(xiàn)在是5頁\一共有33頁\編輯于星期日步進電機與MCS-51單片機的接口

步進電機與單片機的連接一般有兩種形式：

一、由硬件完成脈沖分配的功能

二、由軟件完成脈沖分配工作現(xiàn)在是6頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理圖3、用微型機控制步進電機原理現(xiàn)在是7頁\一共有33頁\編輯于星期日一、由硬件完成脈沖分配的功能

在這種形式里，脈沖分配器（CH250）、驅動電路由硬件完成。單片機只提供步進脈沖和正、反轉控制信號，步進脈沖的產生與停止、步進脈沖的頻率和個數(shù)都可用軟件控制。

現(xiàn)在是8頁\一共有33頁\編輯于星期日脈沖分配器中由門電路和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的邏輯電路，它根據(jù)指令把脈沖信號按一定的邏輯關系加在脈沖放大器上，使步進電動機按確定的運行方式工作。下面著重介紹CH250環(huán)形脈沖分配器。CH250環(huán)形脈沖分配器是三相步進電動機的理想脈沖分配器，通過其控制端的不同接法可以組成三相雙三拍和三相六拍的不同工作方式，如圖7、圖8所示。圖7CH250三相雙三拍接法

圖8CH250三相六拍接法

現(xiàn)在是9頁\一共有33頁\編輯于星期日CH250環(huán)形脈沖分配器的功能關系如表1所列現(xiàn)在是10頁\一共有33頁\編輯于星期日討論：單片機輸出步進脈沖后，再由脈沖分配電路按事先確定的順序控制各相的通斷。一般來說，硬件一旦確定下來，不易更改，這種方案，硬設備成本高，它的應用受到了限制。

怎樣用軟件產生步進脈沖呢？所謂軟件產生就是用軟件控制P3．0為1或為0的次序和長短。如果先令P3．0=1，延時一段時間，再令P3.0＝0，再延時一段時間后，又令P3．0=1，如此循環(huán)，就可構成脈沖序列。延時時間的長短決定了脈沖序列的周期，而脈沖序列的周期又與步進電機的步矩有關?，F(xiàn)在是11頁\一共有33頁\編輯于星期日用微型機代替了步進控制器把并行二進制碼轉換成串行脈沖序列，并實現(xiàn)方向控制。只要負載是在步進電機允許的范圍之內，每個脈沖將使電機轉動一個固定的步距角度。根據(jù)步距角的大小及實際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進電機的最終位置。

特點：由軟件完成脈沖分配工作，不僅使線路簡化，成本下降，而且可根據(jù)應用系統(tǒng)的需要，靈活地改變步進電機的控制方案。二、由軟件完成脈沖分配工作現(xiàn)在是12頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理主要解決如下幾個問題：

(1)用軟件的方法實現(xiàn)脈沖序列；

(2)步進電機的方向控制；

(3)步進電機控制程序的設計?，F(xiàn)在是13頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理

1．脈沖序列的生成圖4脈沖序列現(xiàn)在是14頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理

★

脈沖幅值由數(shù)字元件電平決定。

TTL0～

5VCMOS0～

10V

★接通和斷開時間可用延時的辦法控制。要求：確保步進到位?，F(xiàn)在是15頁\一共有33頁\編輯于星期日

2．方向控制

步進電機旋轉方向與內部繞組的通電順序相關。三相步進電機有三種工作方式：

★單三拍，通電順序為ABC；

★雙三拍，通電順序為ABBCCA；

★三相六拍，通電順序為

AABBBCCCA；2、步進電機控制系統(tǒng)原理

改變通電順序可以改變步進電機的轉向

現(xiàn)在是16頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理3.步進電機通電模型的建立：（1）用微型機輸出接口的每一位控制一相繞組，

【例如】用8255控制三相步進電機時，可用PC.O、PC.1、PC.2分別接至步進電機的

A、B、C三相繞組。（2）根據(jù)所選定的步進電機及控制方式，寫出相應控制方式的數(shù)學模型。

上面講的三種控制方式的數(shù)學模型分別為：現(xiàn)在是17頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理

★

三相單三拍步序控制位

工作狀態(tài)控制模型PC.7PC.6PC.5PC.4PC.3PC.2C相PC.1B相PC.0A相100000001A01H200000010B02H300000100C04H現(xiàn)在是18頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理★

三相雙三拍用P1口的P1.2、P1.1、P1.0對應C、B、A相進行控制?，F(xiàn)在是19頁\一共有33頁\編輯于星期日2、步進電機控制系統(tǒng)原理

★同理，可以得出雙三拍和三相六拍的控制模型：雙三拍03H，06H，05H★

三相六拍01H，03H，02H，06H，04H，05H

以上為步進電機正轉時的控制順序及數(shù)學模型，如按逆序進行控制，步進電機將向相反方向轉動。現(xiàn)在是20頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計4.步進電機與微型機的接口電路（1）由于步進電機的驅動電流較大，所以微型機與步進電機的連接都需要專門的接口及驅動電路。接口電路可以是鎖存器，也可以是可編程接口芯片，如8255、8155等。驅動器可用大功率復合管，也可以是專門的驅動器。光電隔離器，一是抗干擾，二是電隔離，現(xiàn)在是21頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計圖5步進電機與微型機接口電路之一100100100現(xiàn)在是22頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計

總之，只要按一定的順序改變P1.0～P1.2三位通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。現(xiàn)在是23頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計

由于步進電機運行時功率較大，可在微型機與驅動器之間增加一級光電隔離器，以防強功率的干擾信號反串進主控系統(tǒng)。如圖所示。為什么步進電機功率驅動電路采用光電隔離？

步進電機功率驅動電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，采用光電耦合器將單片機與步機電機隔離可以避免單片機與步進電機功率回路的共地干擾，此外，萬一驅動電路發(fā)生故障。也不致讓功放中較高的電壓串入單片機而使其損壞?，F(xiàn)在是24頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計圖6步進電機與微型機接口電路之二001011100現(xiàn)在是25頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計2.步進電機程序設計(1)步進電機程序設計的主要任務是：★判斷旋轉方向；★按順序傳送控制脈沖；★判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。（2）程序框圖

下面以三相雙三拍為例說明這類程序的設計.現(xiàn)在是26頁\一共有33頁\編輯于星期日圖7三相雙三拍步進電機控制程序流程圖現(xiàn)在是27頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計 ORG 0100H ROUNT1：MOV A，#N ；步進電機步數(shù)→A JNB 00H，LOOP2 ；反向，轉LOOP2 LOOP1：MOV P1，#03H ；正向，輸出第一拍

ACALL DELAY ；延時

DEC A ；A＝0，轉DONE JZ DONE MOV P1，06H ；輸出第二拍

ACALL DELAY ；延時

DEC A ；A＝0，轉DONE JZ DONE MOV P1，05H ；輸出第三拍

ACALL DELAY ；延時

DEC A ；A≠0，轉LOOP1 JNZ LOOP1

（3）程序根據(jù)圖4-46可寫出如下步進電機控制程序現(xiàn)在是28頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計AJMPDONE ；A＝0，轉DONELOOP2：

MOV P1，03H ；反向，輸出第一拍

ACALLDELAY；延時DECA；A＝0，轉DONJZ DONE MOVP1，05H ；輸出第二拍

ACALLDELAY ；延時

DEC A JZ DONE ；

MOV P1，06H ；輸出第三拍

ACALLDELAY ；延時

DEC A ；A≠0，轉LOOP2 JNZ LOOP2DONE：

RETDELAY：

現(xiàn)在是29頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計

對于節(jié)拍比較多的控制程序，通常采用循環(huán)程序進行設計。現(xiàn)在是30頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計（4）循環(huán)程序作法：把環(huán)型節(jié)拍的控制模型按順序存放在內存單元中，逐一從單元中取出控制模型并輸出。節(jié)拍越多，優(yōu)越性越顯著。以三相六拍為例進行設計，其流程圖如圖8所示。

現(xiàn)在是31頁\一共有33頁\編輯于星期日圖8三相六拍步進電機控制程序框圖ROUTN2LOOP0LOOP2LOOP1現(xiàn)在是32頁\一共有33頁\編輯于星期日3、步進電機與微型機的接口及程序設計 ORG 8100HROUTN2：

MOV R2， COUNT ；步進電機的步數(shù)LOOP0：

MOV R3， #00H MOVDPTR，#POINT

；送控制模型指針

JNB 00H，