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1、441 步进电机工作原理,图440 步进电机原理图 P129,微机控制技术,441 步进电机工作原理,1.步进电机 （1）是一个数字角度转换器， 也是一个串行的数模转换器。 （2）是过程控制及仪表中的主要控制元件。 （3）广泛用于定位系统 2. 概念： （1）步进电机旋转的根本原因：错齿。 （2）术语：齿距角 步距角 （3）通电一周，转子转过一个齿距角， N 为几，一个齿距角分几步走完。,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理,微机控制技术,图441步进电机控制系统的组成 p129,442 步进电机控制系统原理,（1）步进控制器 包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及 正、反转向控制门等
2、。 作用: 把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。 采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器。 优点：线路简化，降低成本降低，可靠性提高。 灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。 （2）功率放大器 把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理,图442 用微型机控制步进电机原理系统图 p130,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理,图442 与 图441相比： 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一个固定的步距角度。 根据步距角的大小及实
3、际走的步数，只要知道初始 位置，便可知道步进电机的最终位置。,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理,本课主要解决如下几个问题： (1) 用软件的方法实现脉冲序列； (2) 步进电机的方向控制； (3) 步进电机控制程序的设计。,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理,1脉冲序列的生成,图443 脉冲序列,微机控制技术,P130,442 步进电机控制系统原理, 脉冲幅值 由数字元件电平决定。 TTL 0 5V CMOS 0 10V 接通和断开时间可用延时的办法控制。 要求：确保步进到位。,微机控制技术,2方向控制 步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。 三相步进电机有三种工作方式：
4、 单三拍，通电顺序为 ABC ； 双三拍， 通电顺序为 ABBCCA ； 三相六拍，通电顺序为 AABBBCCCA ；,442 步进电机控制系统原理,微机控制技术,改变通电顺序可以改变步进电机的转向,442 步进电机控制系统原理,3.步进电机通电模型的建立： （1）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组， 【例如】用 8255 控制三相步进电机时， 可用 PC.O、PC.1、PC.2 分别接至步进电机的 A、 B、 C 三相绕组。 （2）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方 式的数学模型。 上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：,微机控制技术,442 步进电机控制系统原理, 三相单三拍
5、,微机控制技术, 三相双三拍,用 P1口 的 P1.2 、P1.1、P1.0 对应 C、B、A 相 进行控制 。,442 步进电机控制系统原理,同理，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型： 双三拍 03H，06H，05H 三相六拍 01H，03H，02H，06H，04H，05H 以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型， 如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,4.步进电机与微型机的接口电路 （1）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。 接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，如 8
6、255、8155等。 驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。 光电隔离器，一是抗干扰，二是电隔离，,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,图444 步进电机与微型机接口电路之一 p133,微机控制技术,1,0,0,1,0,0,1,0,0,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,总之， 只要按一定的顺序 改变 P1.0P1.2 三位通电的状况， 即可控制步进电机依选定的方向步进。,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,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一级光电隔离器， 以防强功率的干扰信号反串进主控系统。 如 图4-25,微机控
7、制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,图445 步进电机与微型机接口电路之二 p133,微机控制技术,0,0,1,0,1,1,1,0,0,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,2.步进电机程序设计 (1)步进电机程序设计的主要任务是： 判断旋转方向； 按顺序传送控制脉冲； 判断所要求的控制步数是否传送完毕。 （2）程序框图 下面以三相双三拍为例说明这类程序的设计.,微机控制技术,图4.46 三相双三拍步进电机控制程序流程图 p134,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,ORG0100H ROUNT1：MOVA，#N；步进电机步数A JNB00H，LOOP2；
8、反向，转 LOOP2 LOOP1： MOVP1，#03H；正向，输出第一拍 ACALLDELAY；延时 DECA；A0，转DONE JZDONE MOVP1，06H；输出第二拍 ACALLDELAY；延时 DECA；A0，转DONE JZDONE MOVP1，05H；输出第三拍 ACALLDELAY；延时 DECA；A0，转LOOP1 JNZLOOP1,（3）程序 根据图4-46可写出如下步进电机控制程序,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,微机控制技术,AJMP DONE ；A0，转DONE LOOP2： MOV P1，03H；反向，输出第一拍 ACALL DELAY ；
9、延时DEC A；A0，转DON JZ DONE MOV P1，05H；输出第二拍 ACALL DELAY；延时 DEC A JZ DONE； MOV P1，06H；输出第三拍 ACALL DELAY；延时 DEC A ；A0，转LOOP2 JNZ LOOP2 DONE： RET DELAY： ,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,对于节拍比较多的控制程序， 通常采用循环程序进行设计。,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,（4）循环程序 作法： 把环型节拍的控制模型按顺序存放在内存单元中， 逐一从单元中取出控制模型并输出。 节拍越多，优越性越显著。 以三相六拍为例进行设
10、计， 其流程图如图447所示。,微机控制技术,图447 三相六拍步进电机控制程序框图 P137,微机控制技术,ROUTN2,LOOP0,LOOP2,LOOP1,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,ORG8100H ROUTN2：MOVR2，COUNT；步进电机的步数 LOOP0： MOVR3，#00H MOV DPTR，#POINT；送控制模型指针 JNB00H，LOOP2；反转，转LOOP2 LOOP1： MOVA，R3；取控制模型 MOVCA，A+DPTR JZLOOP0；控制模型为00H，转LOOP0 MOVP1，A；输出控制模型 ACALLDELAY；延时 INCR3；控制步数加
11、1 DJNZR2，LOOP1；步数未走完，继续 RET,图4-47所示三相六拍步进电机控制程序如下：,微机控制技术,443 步进电机与微型机的接口及程序设计,微机控制技术,LOOP2： MOV A，R3；求反向控制模型的偏移量 ADD A，#07H MOV R3，A AJAMP LOOP1 DELAY： ；延时程序 POINT DB01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ；反向控制模型 COUNT EQU 30H, POINT EQU 0150H,444 步进电机步数及速度的确定方法,两个重要的参数: 步数 N 控制步进电机的定位精度。 延时时间 DELAY 控制其步进的速率。,微机控制技术,
