《毕业设计（论文）-基于STC单片机无线控制的步进电机调速系统的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-基于STC单片机无线控制的步进电机调速系统的设计（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机那么转过一个步距角。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用STC89C51型单片机内部的定时器改变定时器设定值从而实现对步进电机的转速进行控制，并通过无线控制实现电机调
2、速与正反转的功能。关键词：步进电机 ；单片机 ；调速系统 ；无线控制；液晶显示AbstractStep-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pu
3、lse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. Feasible simplicity controlling a field using step-by-step electric motor to come to
4、control changeable extraordinary in speed, location etc. Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right aw
5、ay rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency, Come to control the speed regulation , realizing step-by-step electric motor thereby to come to change the electric motor rotat
6、ion rate step-by-step angle concretely the deferred length. Frequency adopt the internal timer of AT89C51 type monolithic machine to change CP pulse in the design plan in realizes the speed regulation controlling , realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates b
7、eing in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key words：Step-by-step Electric Motor; Monolithic Machine; Speed Regulation System; Wireless Controls; Liquid Crystal Display目 录1 前言12 步进电机概述22.1 步进电机的特点22.2 步进电机的工作原理22.3 步进电机的技术参数32.4 步进电机详细调速原理43 硬件电路设计43.1 单片机的选择43.2 无线收发电路63.
8、3 步进电机驱动电路73.4 液晶显示及矩阵键盘电路83.4.1 液晶显示模块概述83.4.2 外形尺寸93.5 液晶显示模块引脚功能93.6 液晶显示模块接口电路103.7 矩阵键盘104 系统软件设计124.1 显示子程序134.2 键盘子程序134.3 驱动程序144.4 正反转程序15正反转程序15转速快慢程序17定时中断程序185 实验结果与分析186 总结19参考文献21附录231 前言全步/半步；还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合驱动技术采用恒相电流与细分驱动相结合，使步进电机在中、小功率控制系统 内的精度提高，并逐
9、步向高速大功率应用领域渗 透步进电动机最大的生产国是日本，如日本伺服 公司、东方公司、SANYO DENKI 和 MINEBEA 及 NPM 公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量还是生产手段，都是世界上最好的。步进电动机经过几十年的开展，已成为除直流电动机和交流电动机以外的应用最广泛的第三类电动机。在开环高分辨率的定位系统中，至今还没有发现更适宜取代它的产品，特别是在一些功率相当小的系统中，步进电机更具有无可替代的主流地位。预计未来步进电机的研究还会持续深入下去，研究方向之一是电机与驱动的一体化，使步进电机体积更小巧、性能更优越，性价比更高，在大量的民用设备中批量化使用，如家
10、庭机器人、民用智能化设备等；研究方向之二是在功率或机座号相对较大的步进电动机中，与属于 BIDCM稀土永磁无 刷直流电机的交流伺服电动机系统会合，具体来说可能会借鉴交流伺服系统的控制技术，但保存了局部步进电动机的特点，形成一种新的“步进伺服 电动机或“伺服步进电动机，在克服低频振荡、高频过载能力小、快速性缺乏和效率低等方面取得突破性进展，从而在现代军事、精密机械加工、航空航天等领域的应用越来越深入。把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和
11、磁盘等装置。步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反响，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。 现在比拟常用的步进电机包括反响式步进电机VR、永磁式步进电机PM、混合式步进电机HB和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反响式步进电机
12、一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反响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。混合式步进电机是指混合了永磁式和反响式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。2 步进电机概述2.1 步进电机的特点1、步进电机控制容易，本钱低，失去会引起控制误差，转速有限。2、步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先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；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达
13、摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。3、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一个反向电动势；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。4、步进电机低速时可以正常运转，但假设高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：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。如果要使电机到达高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所
14、希望的高频电机转速从低速升到高速。2.2 步进电机的工作原理 步进电机是一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一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；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，从而到达调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。2.3 步进电机的技术参数步进电机的根本参数如下：1、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
15、冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转1。在有负载的情况下，启动频率更低。如果要使电机到达高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后一定加速度升到所希望的高频电机转速从低速升到高速。2、电机固有步距角 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度2，3、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，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.723。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，那么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。4、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一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩4。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一。比方，当人们说5N.M的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为5N.m的步进电机。2.4 步进电机详细调速原理 一般电动机都
