步进电机智能控制的设计与实现

Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ・自动化控制　步进电机智能控制的设计与实现　文／徐建国　状态进行显示（如显示步进电机设置要旋转的　步进电机是利用输入数字信　号转换成机械能量的电气设备，　由于步进电机旋转角度与输入脉　冲数目成正比，只要控制输入的　脉冲数目便可控制电机转动角度。　设计一个步进电机智能控制。要　求能从键盘上输入步进电机转数，　控制步进电机正、反转及启停，　并显示转数。　圈数以及正反转指示等）；步进电机控制模块　主要是由单片机输出控制码到驱动电路来控制　步进电机的运转。　３步进电机智能控制设计　设计一个步进电机智能控制。要求能从　键盘上输入步进电机转数，控制步进电机正、　反转及启停，并显示转数。　３．１步进电机速度控制和方向控制的关键技术　图１：步进电机智能控制结构框图　【关键词】步进电机脉冲控制　３．１．１速度控制关键技术　只要改变脉冲信号之间的延时时间，即　改变每步之间的延时时间，便可控制步进电机　的转速。延时时间变短，转速提高，延时时间　变长，转速降低。每走一步，必须延时一段时间。　３．１．２方向控制关键技术　只要改变励磁顺序，就可以改变步进电　励磁顺序为：　１步进电机智能控制思路　我们知道步进电机必须加上驱动电路才　能转动，驱动电路的信号输入端必须输入脉冲　信号，若无脉冲输入时，转子保持ｙｄ的位置，　　维持静止状态；反之，若加入适当的脉冲信号　机旋转方向。例如：正转时，１相时，转子则会以一定的角度转动，如果加入连　续脉冲时，则转子旋转的角度与脉冲频率成正　比。　Ａ—　Ｂ—　Ｃ—　Ｄ—　……　反Ｄ＿÷Ｃ　转时，１相励磁顺序为：　图２：步进电机智能控制电路　３．５步进电机控制模块设计　步进电机控制模块电路采用有施密特触　发器的六反方器７４ＬＳ１４和高低压、大电流的　达灵顿晶体管数组产品ＵＬＮ２００３Ａ，电路设计　为此，我们掌握了如何使用按键对步进　Ｂ．÷Ａ＿÷……　电机进行方向和转速控制。但是如何对步进电　机进行精确定位和精确定速？　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　３．２键盘控制步进电机方向和速度　键盘控制步进电机的方向和速度由　ＡＴ８９Ｓ５２单片机最小应用系统、步进电机驱动　号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个　　电路、键盘电路等模块构成。反转按键、加速　参考图２。固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一　按键、减速按键和正转按键分别接到Ｐ２口的　０、Ｐ２．１、Ｐ２．２和Ｐ２．３引脚。驱动电路采用　步运行的。这样，我们就可以通过以下两个方　Ｐ２．面对步进电机进行智能控制，达到精确定位和　精确定速的目的。　（１）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；　（２）通过控制脉冲频率来控制电机转动　的速度和加速度，从而达到精确定速和调速的　目的。　３．６步进电机智能控制电路实现　步进电机控制模块电路、键盘电路、数　高电压、大电流的ＵＬＮ２００３Ａ，分别接到Ｐ３　口的Ｐ３．０、Ｐ３．１、Ｐ３．２和Ｐ３．３引脚。　３．３键盘设计　键盘采用矩阵式键盘，键盘设计功能分　配如下：　码管显示模块电路分别接在ＡＴ８９Ｓ５２单片机　的ＰＯ口、Ｐ１口、Ｐ２口，接在Ｐ３．０的ＬＥＤ是　步进电机正反转的引脚显示的，步进电机智能　控制电路设计如图２所示。　３．７步进电机智能控制工作过程　由键盘输入转数，设定正反转后，按确　认键。单片机根据设定由Ｐ０口送出控制码经　７４ＬＳ１４和ＵＬＮ２００３Ａ达灵顿管驱动步进电机　转动。同时，ＬＥＤ数码管显示设定的转数，　（１）０～９：为数字键。　（２）・：正逆转转数设定完成后，按“　启动步进马达。　作为一种数字伺服执行元件，步进电机　具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性　能好等优点，步进电机智能控制可以广泛应用　在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。　（３）　：清除设定为正转及转数为００．　（４）Ａ：设定正逆转。按Ａ键则ＬＥＤ亮，　２步进电机智能控制组成　步进电机智能控制主要包括单片机、键盘　输入模块、显示模块以及步进电机控制模块等　部分。步进电机智能控制的结构框图如图ｌ所　示。　表示反转，再按则ＬＥＤ指示灯灭，表示正转，　再按ＬＥＤ亮。　３．４数码管显示模块设计　数码管显示模块电路采用硬件译码输出　步进电机每转动一圈，数码显示的数字减１，　当减至零时，步进电机停止转动。ＬＥＤ指示　灯亮，表示反转，ＬＥＤ指示灯灭，表示正转。　步进电机智能控制采用ｃ语言程序设计（略）。　字型码控制显示内容，数码管是阳极数码管，作者单１立　炎黄职业技术学院江苏省淮安市２２　３４００　４ＬＳ４７，电路设计参　键盘输入模块主要完成数据输入及控制　７段字型译码器用的是７　输入；显示模块主要对步进电机的设置和运行　考图２。Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・１３９