步进电机调速系统算法的设计

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步进电机梯形加减速算法

步进电机梯形加减速算法
步进电机梯形加减速算法，是指在步进电机控制中，通过梯形加减速算法实现步进电机从静止到达目标位置，并且达到平稳加速和减速的目的。

具体的算法步骤如下：
1. 设置加速度值、减速度值、最大速度值以及目标位置。

2. 初始化步进电机的速度为0。

3. 计算步进电机加速度的时间常数，即在单位时间内速度增加的大小。

4. 根据加速度时间常数计算加速步数，即从0速度加速到最大速度所需要的步数。

5. 根据加速步数和加速度值计算出加速段每一步的速度值。

6. 将电机速度从0开始逐步增加，直至达到最大速度。

7. 当电机速度达到最大速度后，继续保持最大速度运动到距离目标位置一定的距离。

8. 计算减速度的时间常数，即在单位时间内速度减小的大小。

9. 根据减速度时间常数计算减速步数，即从最大速度减速到0速度所需要的步数。

10. 根据减速步数和减速度值计算出减速段每一步的速度值。

11. 逐步减小电机速度，直至达到0速度。

12. 完成以上步骤后，步进电机达到目标位置。

这样通过梯形加减速算法，可以保证步进电机在加速和减速过程中平稳运动，避免了突变或者震动，提高了步进电机的运动精度和稳定性。

步进电机速度控制系统设计

目录1 总体方案的确定 01.1 对步进电机的分析 (1)1.2 电机的控制方案 (1)1。

3 控制算法的方案 (2)1。

4 串口通讯的模拟 (3)2 硬件的设计与实现 (3)2。

1 微处理器的选择 (3)2.2 控制电路的实现 (4)2。

3 键盘和显示电路 (5)3 软件的设计与实现 (5)3.1 控制信号输入程序 (5)3.2 步进电机控制程序设计 (6)3.3 程序分析及说明 (6)4 系统的仿真与调试 (7)4。

1 程序的调试 (7)4。

2 串口通信的调试 (7)4.3 调试结果及分析 (8)5 设计总结 (8)参考文献 (8)附录 (9)步进电机速度控制系统设计报告1 总体方案的确定系统以单片机为核心，接收并分析来自键盘或串口的控制指令，经过CPU的逻辑计算输出控制信息,让步进电机按要求转动。

由于步进电机是开环元件,系统不需反馈环节,但也同时要求控制信号足够精确。

此外，为实现单片机与电机之间信号对接，需要加入步进电机驱动单元。

1。

1 对步进电机的分析步进电机又叫脉冲电机,它是一种将电脉冲信号转化为角位移的机电式数模转换器。

在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。

步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲，控制步进电机做相应的转动，步进电机驱动数控系统的工作台或刀具.很明显，指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台或刀具的总位移量,指令脉冲的频率决定了移动的速度.因此，指令脉冲能否被可靠地执行，基本上取决于步进电机的性能.步进电机的工作就是步进转动.在一般的步进电机工作中，其电源都是采用单极性的直流电源。

要是步进电机转动，就必须对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电。

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（即步进角)。

通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,即可达到调速的目的.本设计是用单片机输出可调脉冲作为单片机的控制信号，通过改写脉冲频率调节单片机转速.常见的步进电机分三种:永磁式（PM)，反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小;反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，但噪声和振动都很大.混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点,它又分为两相和五相，应用最为广泛。

步进电机调速系统的建模与仿真

步进电机调速系统的建模与仿真步进电机调速系统的建模与仿真步进电机调速系统是一种常见的工业控制系统，它通常用于控制电机的转速和位置。

本文将按照步骤思考的方式，介绍步进电机调速系统的建模与仿真方法。

1. 确定系统需求和参数在开始建模之前，我们首先需要确定步进电机调速系统的需求和参数。

例如，我们需要知道电机的额定转速、最大转矩以及负载的惯性等。

这些参数将对系统的建模和仿真过程产生重要影响。

2. 绘制系统框图根据步进电机调速系统的工作原理，我们可以绘制出系统的框图。

框图是由各个组成部分和它们之间的关系组成的图形，有助于我们理清系统的功能和信号流动。

在步进电机调速系统中，通常包括电机、驱动器、编码器和控制器等组件。

3. 建立数学模型在建模过程中，我们需要将系统转化为数学模型。

对于步进电机调速系统，可以采用转子惯性、电机动力学方程和电机驱动器的特性等来建立数学模型。

根据这些模型，我们可以得到系统的状态方程和输出方程。

4. 设计控制策略设计控制策略是步进电机调速系统建模的重要一步。

根据系统的需求和数学模型，我们可以选择适合的控制策略。

常见的控制策略包括比例积分控制（PID）和模糊控制等。

选择合适的控制策略可以提高系统的稳定性和性能。

5. 进行仿真分析完成步进电机调速系统的建模和控制策略设计后，我们可以进行仿真分析。

使用仿真软件，我们可以将系统的数学模型输入，并模拟系统的运行情况。

通过仿真分析，我们可以评估系统的性能，例如转速响应、位置控制精度等。

6. 优化和调试在仿真分析过程中，我们可能会发现系统存在一些问题，例如过大的超调、不稳定等。

这时，我们需要进行优化和调试，尝试调整控制策略的参数，以改善系统的性能。

通过多次优化和调试，最终得到满足系统需求的步进电机调速系统。

总结通过以上步骤，我们可以建立步进电机调速系统的数学模型，并进行仿真分析。

这种建模与仿真的方法可以帮助我们更好地了解步进电机调速系统的工作原理和性能，为实际系统的设计和控制提供参考。

步进电机调速系统的设计与实现

目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究概况 (1)1.3本文主要内容 (2)第2章步进电机系统设计方案 (3)2.1步进电机的概述 (3)2.2步进电机的驱动方式论证 (3)2.3 步进电机运行控制 (6)第3章系统硬件设计 (9)3.1主控芯片介绍 (10)3.2驱动电路 (12)3.3稳压管设计 (14)3.4显示电路设计 (14)3.5按键设计 (15)第4章系统软件设计 (16)4.1主程序设计 (17)4.2按键子程序 (18)第5章系统仿真与调试 (19)5.1系统的仿真 (19)5.2系统的调试 (20)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)摘要步进电机有启动快、步进精确、定位准等特点。

随着现在自动化的需求.步进电机的应用已经非常广泛.在现在的自动化工厂中.起着重要的作用。

利用Proteus软件.进行电路的搭建和仿真。

以单片机为核心通过连接外围电路组成控制步进电机调速的控制系统.通过方向信号.改变步进电机的旋转方向.调节频率.从而改变速度。

本文通过介绍驱动电路.从中选择驱动方式.从而实现步进电机的细分驱动功能.确定步进电机的运行方式.并详细介绍了细分驱动电流的计算方法.细分能使步进电机的运行更稳定可靠.减少运行噪音。

其中驱动电路的核心是以TB6560AHQ芯片搭建的电路.转速能达到五个级别的调速范围.最高转速能达到500多转。

最后进行仿真.然后画出相对应的PCB板进行焊接.完成相应的实物。

整个设计思路还是比较简单.操作容易.成本也比较低。

关键词：步进电机；单片机；细分驱动ABSTRACTThe step motor has the characteristics of starting fast, stepping in precise and positioning, and the application of stepping motor is very extensive with the demand of automation. It plays an important role in today's automated factories.This article USES Proteus software to build and simulate circuits. With the single chip processor as the core by connecting the peripheral circuit, control system, through the direction of the signal, adjust the electricity order of stepper motor windings, and transform the direction of rotation of the stepper motor. The purpose of controlling the speed of the motor is achieved by controlling the speed of the frequency. By driving circuit, also can achieve the function of stepping motor subdivision driver, this paper also introduces in detail the calculation method of subdivision drive current, segmentation can make step motor running more stable and reliable, greatly reducing the noise. The core of the drive circuit is the circuit of the TB6560AHQ chip, which can speed up to five levels, and the maximum speed can reach over 500. Finally, the PCB board is drawn and the corresponding material is completed. In comparison, the whole design idea is simple, easy to operate and low cost.Key words: stepper motor, mcu, subdivided driving第1章绪论步进电机有很多其他电机所没有的功能.现在已经是全球的第三类的电机了.是人类进入自动化过程中重要的东西.而随着现在电子计算机方面的发展.其控制的方式方法也越来越多。

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计51单片机步进电机调速

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计51单片机步进电机调速基于单片机控制的步进电机调速系统的设计|51单片机步进电机调速前言步进电机最早是在1920年由英国人所开发。

1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。

以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。

在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。

步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。

一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。

步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。

在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。

因此非常适合于单片机控制。

步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。

传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。

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。

第一章步进电机概述第一节步进电机的特点一般步进电机的特点有以下三个特点：1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2）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。

步进电机调速控制系统方案

物联网控制课程设计说明书院（部）：信息与电气工程学院专业：____________ 物联网工程_______________ 所在班级：___________ 物联121 _______________ 姓名：____________ 翌毎____________________ 学号：指导教师：______________ 生阴__________________ 成绩：2015年7月目录控制原理与技术课程设计错误!未定义书签。

摘要2一、设计的目的与要求21.1设计目的21.2设计要求3二•方案的设计32. 1设计分析32.2方案选择42. 2.1核心单片机的选择42.2.2步进电机选择92. 2.3程序流程图112.2.4结构框图132. 2.5程序设计14结论17致18参考文献18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步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速湄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，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，从而达到准确定位的目的；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，从而达到调速的目的本文应用单片机AT89C52和步进电机驱动器等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。

通过AT89C52完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机的正反转控制和加减速控制。

整个系统采用模块化设计，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作方便，结构简单。

该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。

一'设计的目的与要求1・1 设计目的(1)完成转速负反馈直流调速控制系统设计(所设计系统可以是同学们自行选定的控制系统)，要求运用已学过的各类传感器、执行器、微控制器、I/O 接口等知识，完成该系统的硬件方案、设备选型和系统设计.(2)通过课程设计，巩固和加深了对“微机原理与接口技术”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握计算机接口应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。

如何实现步进电机中的速度调节控制设计

如何实现步进电机中的速度调节控制设计引言对步进电机的控制是经济型数控系统开发时的一项重要内容，其中对步进电机运动过程中的升降速控制是重点。

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步进电机件。

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，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，从而达到准确定位的目的；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，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

1 步进电机动态特性分析由于步进电机的输出转矩随步进频率的增加而减少，根据步进电机的动态特性，可以通过其动力模型（二阶微分）描述：式中：J—系统的总转动惯量θ—转子的转角β—阻尼系数k—与θ成某种函数关系的比例因子Tz—摩擦阻力矩及其它与β无关的阻力矩之和Td—步进电机所产生的电磁驱动转矩式中，—惯性扭矩—角加速度显然，惯性扭矩应小于最大电磁转矩Td，在升速阶段角加速度越大越好，使得到达匀速的时间越短，但在加速阶段为了减小对系统的冲击不应该突变，故在不失步的前提之下，在加速阶段。

基于PID算法的步进电机调速系统设计

基于PID算法的步进电机调速系统设计作者：马政贵基于PID算法的步进电机调速系统设计摘要本设计通过学习PID(Proportion-Integration-Differentiation,比例—积分—微分)算法及步进电机相关知识，把PID算法用在步进电机的控制当中，从而设计出一个步进电机调速系统，实现对步进电机的转速进行自动控制与调节，并通过液晶显示器和上位机显示出来。

本步进电机调速系统由主控模块、驱动模块、速度检测模块、液晶显示模块和串口通信模块等模块组成，其中主控使用的是现在仍广泛使用的AT89S52单片机，实现使用PID算法对步进电机的控制；驱动模块用来给步进电机提供功率驱动；速度检测模块使用光电编码器来对步进电机的速度进行测量及反馈；液晶显示模块采用1602液晶来显示欲设定的速度值和当前的速度值；串口通信模块用于与上位机进行通信，从而实现对速度值进行设定，并实时显示PID算法的动态调整过程。

通过对各个模块以及PID算法的制作与调试，成功实现本设计的功能，使步进电机能够平稳、快速地达到欲设定的速度值。

关键词：PID，步进电机，单片机，电机驱动，光电编码器Design of S tepper Motor Speed Control System Based on PID AlgorithmAbstractThe design has made a speed control system of a stepper motor successfully, which use the PID algorithm in the control of the stepper motor base on the knowledge of the PID algorithm and the stepper motor. The system can control the stepper motor's speed and is adjustment automatically, and the related data can be displayed on the LCD and the upper computer.The design is composed of the master module, the drive module, the speed detection module, the LCD module and the serial communication module. The master module is the AT89S52 microcontroller which is still used widely, and it use the PID algorithm to control the stepper motor. The driver module is used to provide power to the stepper motor to drive. The speed detection module use the optical encoder for the measurement and feedback of the stepper motor's speed .The LCD module use 1602 LCD to display the wanted speed and the current speed. The serial communication module is used to communicate with the upper computer, which is enabled to set the speed and display the PID algorithm dynamic debugging process in real time.The design has been realized through experiment and debugging each module, and the stepper motor can be smooth and fast to get the speed which is given.Key words: PID, stepper motor, MCU, motor drive, optical encoder目录1 前言 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2课题研究的现状和发展 (1)1.3本设计中使用的方法 (3)2 步进电机 (5)2.1步进电机概述 (5)2.2步进电机测试 (5)2.3本章小结 (9)3 PID算法 (10)3.1 PID算法概述 (10)3.2比例+积分+微分控制 (10)3.3数字PID算法 (15)3.4本章小结 (17)4 方案设计与实现 (18)4.1总体方案选择 (18)4.2各模块方案选择及实现 (19)4.3本章小结 (25)5 系统测试与调试 (26)5.1软件设计 (26)5.2硬件测试 (26)5.3参数调试 (28)5.4本章小结 (31)总结 (32)附录 (33)参考文献 (50)致谢 (52)第I 页共I 页1 前言1.1 课题研究的背景及意义步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，并以其显著的特点，广泛应用在各种自动化控制系统中，在数字化制造时代发挥着重大的用途。

步进电机无级调速系统的设计

摘要单片机的应用正在不断深入和创新，作为一门我们专业相当重要的专业课程，同时带动着传统控制检测日新月异的更新。

此设计利用实验室中的试验箱单片机结构作为核心部件进行调试和创新，其中对步进电机背景与现状、系统硬件设计、软件设计及其仿真调试过程都作了详细的介绍，使我们组的每个成员不仅对步进电机的原理有了深入的了解，也对单片机的设计研发过程以及知识的学习都有了很深入的体会和提高。

本控制系统的设计采用实验室中的试验箱单片机控制，通过人为按动各开关实现步进电机的开关，以及电机的加速及减速功能，另外还增加可设正反转的功能，具有灵活方便、适应范围广易懂的特点，能够满足实现自身实践动手能力提高的需求。

一、设计任务与要求二、硬件设计1、硬件电路框图图2.1 2、电路分析2.1单片机最小电路图2.1.1单片机最小电路由电源电路、复位电路、晶振电路组成：1)电源电路（如图2.1.1）中C1（0.1uF的电容）、C2（47.uF的电容）起滤波作用，C1过滤高频信号，C2过滤低频信号。

图2.1.22)复位电路（如图2.1.2），当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。

工作期间，K1闭合时，C放电；K1断开时，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。

图2.1.33)在晶振电路（如图3.1.3）中，晶振采用12M的晶振，实现1us的机器周期。

图2.1.42.2步进电机驱动电路图2.2ULN2003A资料：ULN2003 的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。

它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计步进电机是一种常用的电机类型，它通常用来实现精确定位和控制运动。

步进电机的控制需要一个精确的调速系统来确保稳定的运行和准确的位置控制。

本文将基于单片机控制的步进电机调速系统进行设计。

首先，我们需要选择合适的硬件以及编程平台。

本设计选择使用Arduino Uno作为单片机控制器，它具有易用性和强大的控制功能。

步进电机选择了NEMA 17型号，它具有较高的分辨率和扭矩输出。

接下来，进行电路设计与连接。

将步进电机的四个线圈连接到单片机的GPIO引脚上，并使用电流驱动模块控制电机的供电。

通过连接外部电源，电流驱动器将为步进电机提供稳定的电流，以确保电机能够正常工作。

在编程方面，首先需要编写初始化代码，配置单片机的GPIO引脚以及串口通信功能。

然后，可以使用Arduino提供的步进电机库来控制电机的旋转。

该库提供了简单的命令来控制步进电机的转动方向和转速。

为了设计调速系统，我们可以使用一个旋转编码器来实时监测电机的转速。

旋转编码器将会测量电机的转动次数，从而计算出电机的转速。

在单片机的程序中，我们可以设置一个目标转速，并根据旋转编码器的数据来调整电机的驱动频率。

为了实现平滑的调速过程，我们可以使用PID控制算法来调整电机的驱动频率。

PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，它可以根据目标值和实际值之间的差异来调整控制信号。

通过不断地比较电机的实际速度与目标速度，PID控制算法可以动态地调整电机的驱动频率，以达到稳定的调速效果。

最后，我们可以设计一个用户界面来设置目标速度和监控电机的运行状态。

通过串口通信功能，单片机可以与上位机进行数据交互，用户可以通过上位机发送指令来设置目标速度，并且可以实时监测电机的转速和运行状态。

总结起来，基于单片机控制的步进电机调速系统设计需要进行硬件选择与连接、软件编程以及用户界面设计。

通过合理地选择硬件和软件方案，以及使用PID控制算法，我们可以实现一个稳定且准确的步进电机调速系统。

步进电机无级调速系统设计

步进电机无级调速系统设计一、设计任务通过电位器，用ADC0809采集；ADC0809采集结果分为100档，并将100档转化为十进制显示，作为无极调速的档位；对四相步进电机，以每5ms输出一个脉冲的最高转速，每1S输出一个脉冲的最低转速运行；定时器定时控制步进电机的运行。

二、硬件电路设计1、硬件电路的框图：图1.1.12、电路分析：2.1单片机最小电路：图2.1.1单片机最小电路由电源电路、复位电路、晶振电路组成：1）电源电路（如图3.1.1）中C1（0.1uF的电容）、C2（47uF的电容）起滤波的作用，C1过滤高频信号，C2过滤低频信号。

图2.1.12）在复位电路（如图3.1.2）中，当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。

工作期间，K1闭合时，C放电；K1断开时，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。

图2.1.23）在晶振电路（如图3.1.3）中，晶振采用12M的晶振，实现1us的机器周期。

图2.1.32.2 A/D转换电路：图3.2.1ADC0809主要特性:1)8路输入通道，八位A/D转换器，即分辨率为八位2)具有转换启停控制端3)转换时间为100us4)单个+5V电源供电5)模拟输入电压0~+5V6)低功耗15hw2.3步进电机驱动电路：图3.3.1说明：DS75452是与非门信号驱动，用来提高数据的驱动能力。

2.4档位显示电路：图2.4.18279特点(1)可同时进行键盘扫描及文字显示；(2)键盘扫描模式；(3)传感器扫描模式；(4)激发输入模式；(5)8乘8键盘FIFO(先进先出)；(6)具有接点消除抖动，2键锁定及N键依此读出模式；(7)双排8位数或双排16位数的显示器；(8)右边进入或左边进入。

16位字节显示存储器。

8279引脚说明<1>DB0~DB7：双向数据总线。

步进电机调速系统

步进电机调速系统一．设计目的1．掌握步进电机的工作原理及控制方法2．了解控制步进电机转速的原理3．进一步掌握微机接口中的相关知识4．熟悉设计系统的方法二．设计要求1．以8086极其支持电路为基础，配必要的存储器、定时系统、控制接口、驱动电路、LED显示接口等构成微机控制的电机调速系统。

2．对步进电机的工作原理进行分析，通过“启、停、转速”等按键命令，实现对电机的平稳启动、停止和不同速率上的匀速转动，并通过LED显示转速；3．方案设计中要突出信号的变换、驱动电路的设计和步进电机控制程序的编制；三．设计思路（1）步进电机基本原理所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，电机就回转动一次。

使用键盘控制方式能对步进电机的转动方向、速度和角度进行调节。

（2）步进电机激励方式步进电机有三相激励，也有四相激励的。

现以两相四拍为例说明。

2相激励。

这种方式的工作波形如图所示。

它可看作是一种周期信号，每个周期可以为四个状态。

显然，任何时刻步进电机都有两相绕组有电流。

每一状态，步进电机走一步。

四．设计内容1．程序流程图2. 源程序P8255_A EQU 9800HP8255_B EQU 9801HP8255_C EQU 9802HP8255_MODE EQU 9803HDELAY_SET EQU 07FH ;延时常数MY_STACK SEGMENT PARA 'STACK'DB 100 DUP(?)MY_STACK ENDSMY_DATA SEGMENT PARA 'DATA'BUF DB ？KVL DB 2 DUP(?) ;击键次数备份，键值PT DB ? ;显示缓冲区指针DSBUF DB 4 DUP(?) ;显示缓冲区KD DB ? ;数码管数据信号KH DB ? ;键盘行信号KL DB ? ;键盘列信号、数码管位选信号KV A DB ? ;键值备份KVB DB ? ;在闪烁子程序中保存显示器原有的数据COUNT2 DB ? ;击键次数COUNT4 DB ? ;连续击键次数KTB DB 48H ;0 键码DB 44H ;1DB 34H ;2DB 24H ;3DB 42H ;4DB 32H ;5DB 22H ;6DB 41H ;7DB 31H ;8DB 21H ;9DB 11H ;ADB 12H ;BDB 14H ;CDB 18H ;DDB 28H ;EDB 38H ;FDB 00H ;10SGTB DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82HDB 0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1HDB 86H,8EH,0FFH,8CH,89H,8EH,0BFH,0F7H; CHAR DB 'MY_DATA ENDsMY_CODE SEGMENT PARA 'CODE'MY_PROC PROC FARASSUME CS:MY_CODE, DS:MY_DATA, SS:MY_STACK START: MOV AX,MY_DATAMOV DS,AXSSS: MOV DX,P8255_MODEMOV AL,81H ;写8255控制字A、B输出，C输入OUT DX,ALSTART1: MOV BX,OFFSET DSBUFMOV PT,BLMOV DSBUF,15H ;_MOV DSBUF+1,10H ;空格MOV DSBUF+2,10HMOV DSBUF+3,10H;START2: CALL BLINK3 ;键盘扫描、显示子程序、光标闪动START3: CALL CHAG ;转数字键处理程序; CALL DELAYJMP START2 ;转下一轮处理程序MY_PROC ENDpCHAG PROC NEARMOV BH,00HMOV BL,PTMOV AL,COUNT4MOV [BX],AL ;键值送到显示缓冲区中CMP BL,OFFSET [DSBUF+3]JNZ CHAG2mov BL,OFFSET DSBUFMOV PT,BLCHAG1: RETCHAG ENDpCHAG2: INC BLMOV PT,BLJMP CHAG1BLINK PROC NEARMOV CX,100H ;熄灭显示器时间常数MOV BH,00HMOV BL,PTMOV Al,[BX]MOV KVB,AL;保存原显示器数据MOV AL,10H ;填入熄灭显示器的码MOV [BX],ALBLINK1: CALL DSKS ;键盘扫描BLINK2: CMP COUNT4,10HJNZ BLINK6 ;键按下返回LOOP BLINK1 ;没键按下继续循环MOV AL,KVBMOV BL,PTMOV [BX],ALBLINK3: MOV CX,150H ;点亮显示器时间常数BLINK4: CALL DSKSBLINK5: CMP COUNT4,10HJNZ BLINK7 ;键按下返回LOOP BLINK4 ;没键按下继续循环JMP BLINKBLINK6: MOV AL,KVB ;恢复原显示器中的数据MOV BL,PTMOV [BX],ALBLINK7: RETBLINK ENDpDSKS PROC NEAR ;键盘扫描处理程序PUSH CXCALL DSUP ;显示CALL KBS ;键盘扫描MOV AL,KVL+1 ;取上次按键键值CMP KV A,AL ;与本次键值相比MOV AL,KVL ;按键次数MOV COUNT2,ALMOV AL,KVLMOV COUNT4,ALJZ DSKS1MOV COUNT2,0FFH ;不相等,重新赋值MOV COUNT4,0FFHDSKS1: DEC COUNT4CMP COUNT4,0F8H ;为E0?JZ DSKS3CMP COUNT4,0EH ;为0E?JZ DSKS3CMP COUNT4,00H ;为00?JZ DSKS2MOV COUNT4,10H ;赋值DEC COUNT2JMP DSKS4DSKS2: MOV COUNT4,0fH ;按下键时间足够长则为连续击键DSKS3: MOV AL,COUNT4MOV COUNT2,ALMOV AL,KV AMOV COUNT4,ALDSKS4: MOV AL,COUNT2MOV KVL,ALMOV AL,KV AMOV KVL+1,AL ;备份键值MOV AL,COUNT4POP CXRETDSKS ENDpDSUP PROC NEARPUSH CXMOV CX,04H ;显示器个数MOV KL,01H ;选中的显示器MOV BX,OFFSET DSBUFDSUP2: MOV AL,00HMOV DX,P8255_B ;关闭显示器OUT DX,ALMOV AL,[BX] ;取显示缓冲区中的数据PUSH BXMOV AH,00HMOV DI,AXMOV BX,OFFSET SGTB ;编码MOV AX,[BX+DI]MOV AH,00HPOP BXMOV DX,P8255_A ;送显示器显示OUT DX,ALINC BXMOV AL,KLMOV DX,P8255_B ;送位选信号OUT DX,ALROL AL,1MOV KL,ALCALL DELAY ;下一位PUSH CXMOV CX，-1LOOP $POP CXLOOP DSUP2POP CXMOV AL,00HMOV DX,P8255_B ;关闭显示器OUT DX,ALRETDSUP ENDpKBS PROC NEAR ;键盘扫描程序MOV DX,P8255_A ;清显示器MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV CX,04H ;送列数MOV KL,0FEH ;扫描列初始值KBS1: MOV AL,KLMOV DX,P8255_B ;逐列清零OUT DX,ALSAL AL,1MOV KL,ALMOV DX,P8255_C ;读行信号IN AL,DXNOT ALAND AL,0FHCMP AL,00H ;是否有键按下JNZ KBS2LOOP KBS1 ;没键扫描下一列KBS2: CMP AL，0C0HJMP K0CMP AL, 0F9HJMP K1CMP AL, 0A4HJMP K2CMP AL ,0B0HJMP DSUP2K0：MOV BL，18HCALL DELAYMOV AL，BUFROR AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2K1：MOV BL，20HCALL DELAYMOV AL，BUFROL AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2K2：MOV BL，30HCALL DELAYMOV AL，BUFROR AL，1MOV BUF，ALJMP DSUP2MOV BX,CXMOV CX,04H ;拼装键号SAL BX,CLMOV CX,BXOR AL,CLMOV KV A,ALMOV DI,10H ;键盘个数MOV BX,OFFSET KTBKBS3: MOV AL,[BX+DI]CMP AL, KV A ;计算键值，无键按下返回00HJNZ KBS5KBS4: MOV AX,DIMOV KV A,AL ;保存键值CALL BREAKRETKBS5: DEC DIMOV AX,DICMP AL,00HJNZ KBS3JMP KBS4KBS ENDpDELAY PROC NEAR ;延时程序PUSHFPUSH DXPUSH CXMOV DX,DELAY_SETD1: MOV CX,-1D2: DEC BLDEC CXJNZ D2DEC DXJNZ D1POP CXPOP DXPOPFRETDELAY ENDpBREAK PROC NEAR ;按任意键退出PUSHFPUSH AXPUSH DXMOV AH,06HMOV DL,0FFHINT 21HJE RETURNMOV AX,4C00HINT 21HRETURN: POP DXPOP AXPOPFRETBREAK ENDPMY_CODE ENDSEND START五．运行结果当按下键盘上的0键时，电机开始转动，当按下键盘上的1键时，电机开始正向转动，当按下键盘上的2键时，电机开始反向转动，当按下键盘上的3键时，电机停止转动。

步进电机调速系统算法的设计

步进电机调速系统算法的设计一、输入端口：1.控制器的输入信号：控制器的输入信号来自外部控制台或者计算机主机，通过输入端口将控制信号输入到控制器中。

控制器的输入信号可以是速度设定值、位置设定值等，用于控制电机的运动参数。

2.步进电机的反馈信号：步进电机的反馈信号可以是旋转角度、速度等参数的反馈。

通过反馈信号，控制器可以实时监测步进电机的运动情况，根据反馈信号进行调节和控制，实现闭环控制。

二、输出端口：1.电机驱动信号的输出：控制器通过输出端口将调节后的电机驱动信号输出到步进电机驱动器，驱动器再将信号转换为符合步进电机工作要求的电流信号。

控制器根据实时的反馈信号和设定值，调整驱动信号的频率、幅度等参数，控制步进电机的运动。

2.其他监控信息的输出：三、调速模式选择：1.位置控制模式：在位置控制模式下，控制器根据设定值和反馈信号，控制步进电机的位置，使其能够按照设定的位置完成运动。

2.速度控制模式：在速度控制模式下，控制器根据设定值和反馈信号，控制步进电机的转速，使其能够按照设定的速度完成运动。

调速模式的选择可以根据实际应用需求进行设置，通过改变模式选择，可以实现不同调速要求的控制。

四、速度控制系数：控制器通过输出端口将设定的速度控制系数发送给驱动器，驱动器根据速度控制系数生成对应的驱动信号。

根据速度控制系数的不同，可以控制步进电机的转速在一定的范围内调整。

总结：步进电机调速系统算法的设计主要包括输入端口、输出端口、调速模式选择和速度控制系数等方面。

其中速度控制系数是算法中最关键的部分，通过调节速度控制系数，可以实现步进电机的调速功能。

同时，通过不同的调速模式选择，可以满足不同的应用需求。

步进电机调速系统的算法设计需要根据实际应用需求进行合理选择和调整，以保证步进电机能够稳定、准确地完成所需运动。

基于单片机的步进电机调速系统设计

基于单片机的步进电机调速系统设计摘要:随着科学技术水平的日益提高，生活水平的逐步提高,平稳,噪音低的步进电机逐步走进生活、学习和办公的各个领域。

这次步进电机调速系统的设计引进了加、减速和正、反转按键控制功能,同时也用数码管显示步进电机转速的7个不同的等级,用彩色二极管显示电机的正转,反转,停止和运行。

通过编写程序烧录到单片机然后给步进电机输入信号进而得以控制步进电机的速度和加速度，从而实现单片机对步进电机调速系统的控制。

关键词：步进电机；调速系统；单片机1引言当今社会各行各业的崛起、发展、繁荣都已经离不开电子电路，手机，电脑，电梯已经成为当今人类离不开的生活必须品，而电机是这些电子电气产品中不可或缺的器件，所以对电机的控制以及电机的精准运行显得尤为重要，本次设计将围绕电机的正转反转，转速等级，以及电机启动停止的控制展开系统的设计。

2设计思路这次步进电机调速系统设计整体可以划分为三个模块:单片机基本单元电路,外围电路和程序编写。

单片机系统的基本单元电路为晶振电路和复位电路,其中晶振电路由两个电容和一个晶振构成,在单片机基本单元电路中晶振电路中的两个电容原件有快速其中和稳定频率的作用；复位电路包含两种，其中一种为上电复位电路，另一种为按键与复位电路。

外围电路由三个模块构成，其中P0口接四个不同颜色的发光二极管实现停止、运行、正反转的显示；P2口接数码管，用来显示步进电机转速的不同等级；P3口分别接有四个不同功能的按键，为加速键，减速键，启动键和反转键；P1口通过74LS04反向器与达林顿管ULN2003相接从而启动步进电机的运行转动。

通过上网查阅资料，编写测试各个子程序块，然后连接组合整理成完整的运行程序，实现对步进电机调速的控制。

3硬件电路80C51单片机基本单元电路。

包含晶振电路和复位电路。

复位电路中当RST 引脚加高电平复位信号时，单片机内部就执行复位操作，当复位信号变为低电平时，单片机便开始执行程序。

PID步进电机的调速

一、PID控制系统PID是比例,积分,微分的缩写。

比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。

因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。

积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti ,Ti越小,积分作用就越强。

反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。

因此,可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。

微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。

此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。

微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。

比例环节积分环节微分环节-R(s)C(s)图1-1 PID控制系统二、二阶系统数学模型二阶系统方框图如下图所示二阶系统闭环传递函数的标准形式2222)()()(n n n s s s R s C s ωζωω++==Φ （2-1）得出自然频率（或无阻尼振荡频率）Mn T K=ω （2-2）阻尼比KT M 21=ζ （2-3）令式（2-1）的分母多项式为零，得二阶系统的特征方程0222=++n n s ωζω （2-4）其两个根（闭环极点）为1221-±-=ζωζωn n 、s （2-5）显然，二阶系统的时间响应取决于ζ和n ω这两个参数。

应当指出对于结构和功用不同的二阶系统，ζ和n ω的物理含意是不同的。

步进电机加减速算法设计总结

步进电机加减速算法设计总结一．需求分析步进电机已经广泛地应用于工业自动化行业。

目前常用的步进电机驱动器接受两个光电耦合信号输入，一个为脉冲，另一个为方向。

步进电机驱动器内部不对电机的加减速作任何假设，它根据输入脉冲的频率来控制电机的转速。

在行业应用中，对于执行机构的启动与停止阶段，是有一定要求的。

最基本的，要求速度连续，也就是加速度无跳变。

因为，加速度与执行机构的出力是成正比的，加速度上的跳变，造就了出力的突变，直接影响就是在机构运行过程中产生冲击。

不但在工作过程中有噪音，更大的危害在于缩短了机构的使用寿命。

因此，有必要针对步进电机开发一套合适的加减速算法，来确保电机的速度曲线连续。

二．算法原理本节推到线性速度实现过程中的几个基本关系式。

2.1 步进电机运行基本公式步进电机驱动器接受脉冲信号，转换为步进电机的转角，一个脉冲转过的角度称为步距角。

因此，脉冲的总数决定了一次运动过程中电机的转角，脉冲的频率决定了步进电机的速度。

图1表示脉冲出现的时刻，时间t0，t1，t2之间的间隔分别是基础时钟的整数倍，分别为c0和c1如果定时器的时钟基础频率为ft，那么有如果步进电机的步距角为alpha，那么可以求出瞬时速度为同时，步进电机转过的角度为其中，步距角与步进电机每圈对应的脉冲数有关Spr就是每圈对应的脉冲数，steps per round要实现线性速度，需要速度随着时间均匀变化，根据匀加速计算公式有合并后得到从该公式中可以得出一个重要结论，那就是当速度一定的时候，步进电机加速度与所需的步数成反比。

如果所示因此，对于给定的总步数以及加速度，减速度，加速的步数与减速的步数是确定的2.2 线性加减速切换步数线性加减速的参数包括，最大速度，加速度，减速度，总步数四个。

根据参数间的约束关系，分为两种情况，一种是可以到达最大速度运行，另外一种没到达。

判定的标准是max_s_lim与accel_lim的大小，max_s_lim是达到最大速度所需的步数，accel_lim是根据给定的加速度与减速度，减速开始所需的步数。

步进电机调速控制系统设计

学院物理与电子电气工程学院专业电气工程及其自动化题目步进电机调速控制系统设计摘要：步进电机作为重要的工业电气设备中的执行元件，研究对步进电机调速控制的方法，对提高控制的精确度及经济实用具有重要意义。

本文所设计的主控芯片是51单芯片，这种芯片可以对步进电机进行调速控制。

驱动芯片的控制采用UNL2003系统实现，这种系统可以控制电动机的转动速度与方向，然后由数码管电路显示其工作状态，用软件来替代步进控制器使得控制变得更为灵活方便，且更加经济实惠。

关键词：步进电机，单片机，正反转控制，电机驱动Abstract：As an important executive element in industrial electrical equipment, stepper motor studies the method of speed regulation control of stepper motor, which is of great significance to improve the accuracy of control and economic practicality. This paper designs a system based on 51 single chip microcomputer, which controls the speed control of stepper motor, and the motor drive chip is realized by UNL2003, which can reliably control the rotation direction and rotation speed of the stepper motor, and the speed and direction of the motor are displayed by the digital tube circuit to show its working state. Replacing stepper controllers with software makes control more flexible, convenient, and cost-effective.Key words:Stepper motor, single-chip microcomputer, forward and reverse control, motor drive目录1 绪论 (4)1.1 步进电机的调速 (4)1.2 步进电机应用与前景 (4)1.3 课题的研究内容 (4)2 步进电机的总体控制系统设计 (5)2.1 系统结构框架 (5)2.2 主要控芯片的型号选择 (5)2.3 步进电机的型号选择 (5)2.4 电机驱动芯片的型号选择 (6)3 系统硬件电路设计 (6)3.1 单片机简介 (7)3.2 独立按键控制电路 (7)3.3 数码管驱动显示电路 (8)3.4 驱动电路的连接 (9)4 软件系统设计分析 (10)4.1 主程序流程图 (11)4.2 读按键子程序流程图 (11)4.3 按键处理子程序流程图 (12)4.4电机中断程序流程图 (12)5 系统的仿真与硬件的调试 (14)5.1 protues仿真软件 (14)5.2电路仿真 (14)5.3 硬件调试 (19)6 系统的改进................................... 错误!未定义书签。