基于STC单片机的SPWM步进电机细分控制研究与实现

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基于单片机的步进电机的细分控制器的设计摘要步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件，具有易于开环控制、无积累误差等优点，在众多领域获得了广泛的应用。

步进电机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。

一般步进电机的运行噪声大，控制精度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的细分控制可以较大地改善步进电机的系统性能。

本课题在总结和归纳多种步进电机细分控制技术的基础上，设计完成了基于单片机的步进电机细分控制系统。

细分驱动技术是一种能有效改善步进电机低频特性和提高步进精度的驱动技术。

广泛应用于对工况要求较高的场合，尤其在一些要求高精度、低噪音、低振动的系统中，细分驱动成为步进电机驱动的首选驱动技术。

本文先介绍了三相步进电机的结构和工作原理，然后在对步进电机细分驱动技术和单片机研究的基础上，分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，该方案中电流细分技术基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪音大的缺点，减小发生共振的几率。

该方案能避免其它相绕组的感应电压和绕组电流的漂移带来的误差，提高了细分精度。

本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器Intel-8279等组成，单片机是控制系统的核心。

采用IR2130功率驱动芯片作为步进电机的功率驱动器件。

文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。

关键词单片机；步进电机；细分控制- I -Design of Stepper Motor Subdivision ControllerBased on MicrocontrollerAbstractStepper motor is a kind of electromechanical component that is driven in step angle or line displacement by electric pulse signal. Because of having the advantage of easy open-loop control and no accumulating error，stepper motor is being applied widely in many fields . As an integrated system including with both stepping motor and driver，its quality of operation is depended on the performance of motor，driver and controller .Generally，the noise of the stepping motor is great，and control precision is low，which can＇t meet request of the high running quality in many situations . So the performance is improved in stepping motor operation through realizing the subdivision operation of stepping motor. This topic in summarizes various stepping motor subdivision control technology, on the basis of these technology, completed the design of stepping motor subdivision system based on single-chip microcomputerThe stepper motor‟s micro-stepping driver is a kind of driving technology that can effectively improve the step precision and characteristic of low frequency. It is mostly used when the equipments require high-precision，low noise or low vibration system, and it is being a more and more popular driving technology.In this paper，the working principle and configuration of three-phase Stepper are introduced，then based on technologies such as stepper motor controller and microcontroller .we analysis the using of micro-stepping driving technology to improve operational performance . Current subdividing technology not only overcomes the disadvantages of motor‟s vibration and noise at low speeds but also reduces probability of resonance. It prevents the reactive voltage errors brought by other windings and the drift errors brought by current. It improves the precision of subdivision. In the thesis，we develop a single chip computer-based digital controlling system for a three-phase stepper motor that is mainly constructed from a AT89CS1 single chip computer and 8279IC which is used as the core of control parts and a three full-bridge driver IR2130. The power stage of this driver uses IGBT IR2130 that provides high reliability. Based on the approach，the system＇s whole architecture，the design of hardware and software are in traduced in detail. Keywords Single chip microcomputer；Stepper motor；Subdivide control- II -目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 步进电机概述 (1)1.3 步进电机驱动系统概述 (2)1.4 国内外研究状况及发展趋势 (3)1.5 论文研究内容 (4)第2章步进电机及其驱动系统 (5)2.1 步进电机及其工作原理 (5)2.1.1 步进电机的结构特点 (5)2.1.2 步进电机的基本工作原理 (5)2.1.3 绕组通电方式 (6)2.1.4 步距角的控制 (7)2.2 步进电机驱动系统 (7)2.2.1 步进电机驱动系统简介 (7)2.2.2 步进电机细分驱动原理及特点 (8)2.3 本章小结 (9)第3章控制芯片及相关器件简介 (10)3.1 单片机的介绍 (10)3.1.1 芯片的选择 (10)3.1.2 AT89C51单片机与管脚功能简介 (11)3.2 8位数模转换器DAC0832简介 (14)3.3 8279显示与键盘控制芯片简介 (15)3.3.1 8279显示键盘控制芯片的功能 (15)3.3.2 8279显示键盘控制芯片引脚定义 (15)3.4 IR2130驱动电路简介 (16)3.4.1 IR2130结构及功能 (16)3.4.2 IR2130的逆变器电路结构 (18)3.5 本章小结 (19)第4章系统构架与硬件电路的设计 (20)4.1 系统硬件结构 (20)4.2 系统硬件电路设计 (21)4.2.1 单片机控制电路 (21)4.2.2 电机驱动电路 (21)- III -4.2.4 开关电源电路 (22)4.2.5 显示和键处理电路 (23)4.3 本章小结 (24)第5章系统软件设计 (25)5.1 系统软件总体结构 (25)5.2 系统开发软硬件环境 (25)5.3 步进电机控制主程序设计 (26)5.4 步进电机细分驱动程序设计 (27)5.5 步进电机显示和键处理程序设计 (28)5.6 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A (34)附录B (42)附录C (48)- IV -第1章绪论1.1课题背景随着电力电子技术、微电子技术，控制技术的快速发展和EDA技术的日益成熟，特别是高性能可编程逻辑器件的出现，使得步进电机驱动系统集成化设计成为可能，并伴随着电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。

单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现

单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现引言步进电动机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。

它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。

但其步矩角较大，一般为1.53，往往满意不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。

实现细分驱动是减小步矩角、提高步进辨别率、增加电动机运行平稳的一种行之有效的方法。

目前步进电动机细分驱动掌握，多采纳量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电动机上均不能得到满足的细分精度。

在合理选择电流波形的基础上，提出用at89c52单片机掌握实现的步进电动机斩波恒流细分驱动方案，其运行功率小，牢靠性高，通用性好，细分精度高，具有很强的有用性。

2 细分电流波形的选择及量化步进电动机的细分掌握，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中的电流掌握，使步进电动机内部的合成磁场为匀称的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。

一般状况下，合成磁场矢量的幅值打算了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小打算了步矩角的大小。

因此，想要实现对步进电机的恒力矩匀称细分掌握，必需合理掌握步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要匀称。

我们知道在空间彼此相差2/m的m 相绕组，分别通以相位上差2/m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。

这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，由于反应式步进电动机来说比较困难，由于反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的肯定值有关，而与电流的正反流向无关。

以比较经济合理的方式对步进电机实现步矩角的任意细分，绕组电流波形宣采纳如图1所示的形式<center style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 14px; line-height: 28px; font-family: simsun; orphans: 2; widows: 2;"</center 其中，为电动机转子偏离参考点的角度。

基于单片机的仪表步进电机的细分控制原理及应用

基于单片机的仪表步进电机的细分控制原理及应用仪表步进电机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，即给电机某相线圈加一脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常简单。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不像普通的直流电机、交流电机那样在常规下使用。

它必须在双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统下使用。

仪表步进电机属于步进电机中体积、功耗较小的类别，可以由单片机或专用芯片的引脚直接驱动，不需外接驱动器，因而在仪表中被用于指针的旋转控制。

需求分析本方案中使用的仪表具有如下特点和设计参数：●指针响应灵敏、走位准确，即收到驱动脉冲后不能丢步;●指针转动平稳，即指针从当前位置到目标位置之间的走位要平稳，正、反转都不能出现抖动;●两相、步距角10o、转动范围300o。

根据技术参数可知，采用两相四拍和两相八拍时的步距角为10o和5o，在300o的范围内只能作30 和60个刻度划分，在实际应用中，会发现指针步距角不能满足要求而且抖动不可避免。

为了实现指针高精度的准确走位和平稳运转，要对步进电机步距进行高分辨率细分，这也是设计的难点所在。

步进电机的细分技术是一种电子阻尼技术，其主要目的是提高电机的运转精度，实现步进电机步距角的高精度细分。

其基本概念为：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了。

如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为电机固有步距角的十分之一。

以两相四拍为例：当电机工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动10o;而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了1o。

细分功能完全是由驱动器或单片机靠精确控制电机的相电流所实现的，与电机本身无关。

细分原理两相四拍A、B、/A、/B的驱动状态表如表1所示。

基于单片机的步进电机细分驱动系统设计

108科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 动力与电气工程步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它是基于最基本的电磁感应作用,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、机器人、计算机外围设备、卫星天线定位系统等。

随着经济的发展,技术的进步和电子技术的发展,步进电机的应用领域更加广阔,同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。

1 步进电机概述步进电机是一种将电脉冲转变为角位移(或线位移)的机电元件。

根据其内部构造可以分成三大类:反应式(VR型)、永磁式(PM 型)和混合式(HB型)。

混合式步进电动机吸取了永磁式和反应式的优点,转子由磁化的磁铁制成,磁极做成复极的形式,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,它的精确度高、转矩大、步进角度小,在高分辨率的开环定位系统和低速开环调速系统中占有着不可替代的地位。

步进电机还具有以下优点。

(1)动态响应快、易于启动与停止、具有锁定转矩。

(2)一般步进电机的精度为步进角的3%～5%,步距值不受各种干扰因素的影响。

(3)位移与输入脉冲信号相对应,步距误差不长期积累,有良好的跟随性。

(4)可利用数字信号控制步进电机直接用于开环控制。

(5)控制性能好,停止时有自锁能力。

基于以上优点,步进电机在工业领域得到广泛应用,具有较高的使用价值。

2 步进电机选型及保护电路设计在本系统设计中,步进电机采用两相混合式步进电机,驱动二维随动装置的水平、俯仰运动。

步进电机型号是42BYGH414。

步进电机控制本系统转台的运动范围,其俯仰方向的运动范围是-10°～+45°。

如果转向超过了此范围,将会对转台产生一定的损伤,本文通过设计转台转向保护电路来避免此情况的发生。

转台转向保护电路采取的是一种接触式开关电路。

单片机控制步进电机细分驱动的实现研究

科技资讯科技资讯S I N &T NOL OGY INF ORM TION2008NO.06SCI EN CE &TECHNOLOGY I NFORMATI ON工程技术步进电机细分驱动技术是单片机对步进电机的控制技术中的重要组成部分。

根据末级功放管的工作状态可分为放大型和开关型两种。

放大型步进电机细分驱动电路中末级功放管的输出电流直接受单片机输出的电压控制,电路较简单,电流的控制精度也较高。

但是功放管上的功耗较大,发热严重,容易引起晶体管的温漂,影响驱动电路的性能。

甚至还可能由于晶体管的热击穿,使电路不能正常工作。

因此该驱动电路一般应用于驱动电流较小、控制精度较高、散热情况较好的场合。

1步进电机细分驱动原理1.1细分驱动普通二相/四相步进电机通常采用1-2相通电的半步或者全步驱动模式,这样的驱动方式存在一些缺陷。

比较突出的是步距角较大,在较低频率工作时容易产生电机震荡。

而在一些坚电机平稳性要求较高的场合,上述缺陷制约了二相/四相步进电机的应用,取而代之的是步距角罗小,电机制造难度和成本都成倍提高的五相步进电机。

而通过采用细分驱动,可以在某种程度上解决上述问题。

由于细分驱动是将原来一步走完的步距角分成若干步完成,相当于减小了步距角,因而提高了定位精和分辨率。

步进电机转动每一步进由过冲带来的震荡也减小,从而改善了电机抖动。

对于二相混合式步进电机,A ,B 两个绕组的通电状态每经过一个循环,步进电机的转子转过一个转子齿距角θb ,而通电状态数m 通常在全步模式时为4或者半步模式为8,对应的步距角为,θb ＝360°/mZ r 。

其中Z r 为转子齿数,通常为50,代入上式可得,二相混合式步进电机的步距角一般为1.8°或者0.9°,当通电状态数增加到32时,步进电机的步距角将减小为0.225°。

1.2功率驱动与快速性为了在绕组内得到希望的电流,通常采用两种功率驱动方式,即恒压驱动和恒流驱动。

基于STC单片机的步进电机控制系统设计

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图１机载遥测发射系统框图
２系统的详细设计
２．１信号源及信号源滤波器
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复杂、成本高的问题，能够通过编写程序，灵活控制步进电机的转动方向和转速达到简便控制的目的。
参考文献：
冲信号的频率。本控制系统利用单片机自带的定时器控制脉冲信号的频率，从而达到控制步进电机速率的目的。
相应定时器设定程序如下所示：ｕｎｓｉｇｎｅｄｉｎｔｂ＝２０００；／／中断初值变量ｖｏｉｄＩｎｉｔＴｉｍｅｒ０（ｖｏｉｄ）／／初始化定时器０
为确保该型公务机飞行试验安全，把机上涉及飞行安全的总线参数和加装的传感器参数实时传回地面进行监控显得尤为
重要。
图，如图３所示是某次试验数据下两种码型的功率谱密度。
由功率谱密度可以看出，ＮＲＺ．Ｌ码绝大部分能量集中在０．６倍频率以下的低频部分，而Ｂｉｐｈａｓｅ — Ｌ码的能量基本集中在０＿３至１－２倍频率的范围内，Ｂｉｐｈａｓｅ — Ｌ码的最高频率成分远远高于ＮＲＺ．Ｌ码，本系统设计为了使频带尽量窄，使用了
ｃａｓｅ１：ＸｉａｎＢ；ｉ一；ｂｒｅａｋ；
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｝因此我们能够在后续程序中，通过控制数值ｂ的大小，来控制步进电机速度快慢。

步进电机SPWM细分驱动设计

但是步进电机在实际运用中也存在一些缺陷，比如在低速运行时振动、噪声大，在接近自然频率时存在共振，高速运行时输出转矩降低。所以如何有效解决这些问题，成为步进电机在实际运用推广中的技术难题，细分驱动技术应运而生，有效解决了这些难题。因而细分驱动技术的发展推动了步进电机在更多领域的运用。
1.2 研究的目的及意义
图 1 三相混合式步进轴向剖面图
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2.2 步进电机的基本工作原理
图 2 为三相混合步进电机的简化模型，定子为三相六级，三绕组分别绕在相对的两个磁极上，绕组通电时这两个磁极的极性是相同的，它的每段转子铁心上有八个小齿。从电机的某一端看，当定子的一个磁极与转子齿的轴线重合时，相邻磁极与转子齿的轴线就错开 1/3 齿距。如图 2(a)中所示 a 段转子铁心的情况，A 相磁极下定转子齿的轴线重合时，B, C 相磁极分别与转子齿错开± 1/情况相同。
1 绪论
1.1 前言
步进电机 SPWM 细分驱动设计
步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，其应用发展己有多年的历史。可以说步进电动机天生就是一种离散运动的装置，是纯粹的数字控制电动机。步进电机驱动器通过外加控制脉冲，控制步进电动机各相绕组的导通或截止，从而使电动机产生步进运动。就是说给一个电脉冲信号，电动机就转过一个角度或者前进一步，其输出转角、转速与输入脉冲的个数、频率有着严格的比例关系。基于步进电机的这些特点，步进电机被广泛运用于数控机床、医疗、军事、自动化生产线等领域。
目前，国外对步进电机的控制和驱动都趋于采用专用芯片。典型的芯片有两类: 第一类芯片的核心是采用硬件和微小的程序来实现步进电机合理的加减速，与此同时完成正反转。第二类芯片的关键是可以实现细分驱动。我国步进电机驱动器的研究起步较早，但发展较慢，直到近些年才有了长足的进步。多年来，科学家们尝试了多种控制方式，力求改善步进电机系统的性能，有如下常见控制方式：单电压驱动、高低压启动、恒电流驱动、调频调压驱动、细分驱动。

《2024年基于单片机的步进电机控制系统研究》范文

《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的发展，步进电机因其高精度、低噪音、易于控制等优点，在各个领域得到了广泛的应用。

然而，传统的步进电机控制方式存在控制精度低、响应速度慢等问题。

因此，基于单片机的步进电机控制系统应运而生，其具有体积小、控制精度高、响应速度快等优点。

本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、实现方法以及应用前景。

二、步进电机控制系统的基本原理步进电机是一种将电信号转换为机械运动的设备，其运动过程是通过一系列的步进动作实现的。

步进电机的控制原理主要是通过改变电机的电流和电压，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。

三、基于单片机的步进电机控制系统设计基于单片机的步进电机控制系统主要由单片机、步进电机驱动器、步进电机等部分组成。

其中，单片机是控制系统的核心，负责接收上位机的指令，并输出相应的控制信号给步进电机驱动器。

步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转换为适合步进电机工作的电流和电压。

在硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、价格适中的单片机作为主控制器，同时设计了相应的电路和接口，以实现与上位机和步进电机驱动器的通信。

在软件设计方面，我们采用了模块化设计思想，将系统分为初始化模块、控制模块、通信模块等部分，以便于后续的维护和升级。

四、基于单片机的步进电机控制系统的实现在实现过程中，我们首先对单片机进行了初始化设置，包括时钟设置、I/O口配置等。

然后，通过编程实现了对步进电机的控制，包括步进电机的启动、停止、正反转以及速度调节等功能。

此外，我们还实现了与上位机的通信功能，以便于实现对步进电机的远程控制和监控。

五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于单片机的步进电机控制系统的性能。

实验结果表明，该系统具有较高的控制精度和响应速度，能够实现对步进电机的精确控制。

同时，该系统还具有较好的稳定性和可靠性，能够在各种复杂环境下正常工作。

此外，我们还对系统的抗干扰能力进行了测试，结果表明该系统具有较强的抗干扰能力。

基于STC单片机无线控制的步进电机调速系统的设计

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，电机则转过一个步距角。

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 pulse 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 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 away 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 rotation 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 being 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 (1)2 步进电机概述 (2)2.1 步进电机的特点 (2)2.2 步进电机的工作原理 (2)2.3 步进电机的技术参数 (3)2.4 步进电机详细调速原理 (4)3 硬件电路设计 (4)3.1 单片机的选择 (4)3.2 无线收发电路 (6)3.3 步进电机驱动电路 (7)3.4 液晶显示及矩阵键盘电路 (8)3.4.1 液晶显示模块概述 (8)3.4.2 外形尺寸 (9)3.5 液晶显示模块引脚功能 (9)3.6 液晶显示模块接口电路 (10)3.7 矩阵键盘 (10)4 系统软件设计 (13)4.1 显示子程序 (13)4.2 键盘子程序 (13)4.3 驱动程序 (15)4.4 正反转程序 (15)4.4.1正反转程序 (15)4.4.2转速快慢程序 (17)4.4.3定时中断程序 (18)5 实验结果与分析 (18)6 总结 (19)参考文献 (21)附录 (23)1 前言步进电机最早在1920年由英国人开发，1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上．步进电动机的发展与计算机工业和数字控制技术密切相关，产品按结构划分有磁阻式、永磁式和混合型等多种形式．近年来，伴随着微电子技术大功率电力电子器件及驱动技术的进步，发达国家已普遍使用性能优越的混合式步进电机，最典型的产品是二相8极50齿的电动机，步距角1.8°/0.9°（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。

本科毕业设计---基于单片机的spwm控制系统设计

本科毕业设计题目：基于单片机的SPWM控制系统设计学院: 信息科学与工程学院专业:学号:学生姓名:指导教师:日期:摘要论文主要目的建立基于单片的SPWM调控系统，即用单片机产生SPWM波，其中，脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形称为SPWM波。

本论文中主要是根据SPWM法的原理，即通过控制电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，并且在惯性环节上的效果基本相同，从而达到等效的效果。

根据这个原理，先利用MATLAB计算出基波与载波的交点，计算出交点之间的持续时间，根据持续时间的值在单片机程序中建立一个数组，数组中的元素就是赋予定时器的初值，当定时器溢出时，输出电平自动翻转，继而查表，赋予下一个电平的持续时间，这样一直反复下去，就可以得到一个SPWM波形。

最后在protues中仿真，在示波器中可以看到SPWM波的波形。

关键词：单片机；Matlab；查表；SPWM；仿真AbstractThe main purpose of the paper to establish a SPWM regulatory system based on single chip microcomputer , namely, Using a single chip microcomputer to generates SPWM wave,Among them, the pulse width changed by the law of sine is equal to the sine wave,this PWM wave calls SPWM wave.This paper is mainly based on the principle of SPWM law, namely, the switch-off device in the control circuit is on or off , So that the area of pulse voltage output and the area of the desired output sine wave in the corresponding sections are equal,And the effect on the inertia is substantially same, So as to achieve the equivalent effect, According to this principle, First using MATLAB to calculate the intersection of fundamental and carrier wave, Then calculating the duration between intersections, Based on the value of the duration ,Create an array in the microcontroller program, Elements in the array is initial value assigned to the timer, When the timer overflows, the output level will automatic reverse. Then look up table, Given the next duration of electrical level, Finally we simulate in protues ,then you can see the SPWM wave on the oscilloscope..Key words：Single chip microcomputer; MATLAB; Look-up table; SPWM; The simulation目录1 绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 研究目的及内容 (2)2 主电路工作原理 (4)2.1 PWM控制的基本原理 (4)2.2 SPWM法的基本原理 (5)2.3 PWM控制方法 (5)2.3.1 计算法 (5)2.3.2 调制法 (6)2.4 同步调制和异步调制 (6)2.4.1 异步调制 (6)2.4.2 同步调制 (6)2.5 规则采样法 (7)3 单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 (9)3.1 单相桥式PWM逆变电路 (9)3.1.1 原理图 (9)3.1.2 单极性PWM控制方式 (9)3.2 双极性PWM控制方式 (10)4 基于MATLAB的分析以及交点计算 (12)4.1 MATLAB简介 (12)4.2 查表产生SPWM波理论分析 (12)4.3 Matlab计算程序及仿真图形结果 (13)5 单片机程序设计 (19)5.1 AT89C52介绍 (19)5.2 程序设计流程图 (22)5.3 C语言实现程序 (23)5.3.1 程序运行软件Keil uVision2简介 (23)5.3.2 主程序 (24)5.3.3 中断程序 (25)5.4 仿真工具protues介绍 (25)5.5 仿真电路图 (26)5.6 仿真显示 (26)6 结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1 绪论1.1 研究的背景及意义随着科技的飞速发展，逆变器的使用越来越广泛，逆变器能够将直流电源转换为具有所需输出电压和频率的交流电源。

单片机在步进电机细分驱动系统的应用

单片机在步进电机细分驱动系统的应用单片机在步进电机细分驱动系统的应用摘要：步进电机细分驱动技术可以减小步进电机的步距角，提高电机运行的平稳性，减小或消除步进电动机的低频振荡，降低噪声，显著改善其动态性能，增加控制的灵活性等，从而满足某些高精密定位、精密加工等方面的要求。

本文主要探讨单片机在步进电机细分驱动系统中的应用。

关键词：单片机步进电机细分驱动控制细分驱动是能够有效改善步进电机上述缺陷的技术，与常规的步进电机驱动电路的主要不同在于环形分配器：对每相脉冲按照一定的要求进行细分。

目前广泛应用的以计数器和EPROM构成的细分驱动器有数据位宽的限制，当相数上升和细分数加大时，环分器的复杂性大大增加。

对于利用单片机实现细分驱动的细分驱动器，由于单片机是一种非并行执行的器件，各信一号的同步受到一定影响，而且是一种软件模式，可靠性不高，易产生失步。

步进电机的性能在很大程度上取决于所用的驱动器，改善驱动器的性能，可以显著地提高步进电机的性能。

1步进电机的细分技术步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，通俗一点讲，当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

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。

按结构步进电机可分3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，步进角一般为7.5°或15°。

反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为，但噪声和振动都很大，在发达国家早已被淘汰。

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：两相步进角一般为1.8°而五相步进角一般为0.72°，这种步进电机的应用最为广泛。

步进电机的步距（Zr为齿数，N为拍数），由于受制作工艺的限制齿数不能做得很多，因此步进电机的步距角就不可能很小，而带来步进时存在明显的脉振不能精密移位的问题。

基于STC系列单片机的SPWM波形实现1

基于STC系列单片机的SPWM波形实现文章在比较了多种生成SPWM波的技术基础上，给出了利用等效面积法来产生SPWM波形的工作原理，详细介绍了由单片机STCl2C5410AD的可编程计数器阵列PCA实现SPWM控制软件的编写过程，并给出了SPWM中断服务程序的流程图。

将结果应用于由MICA421驱动器驱动的四个MOSFET器件FQAl60N08所组成的逆变桥上进行实际调试，实验结果表明，该方法具有电路简单、计算量小、实时性强的优点，采用在线计算和查表技术相结合，较好的解决了实时控制的要求，具有较好的应用价值。

0 引言近年来，随着逆变电源在各行各业应用的日益广泛，采用正弦脉宽调制(SPWM)技术控制逆变电源提高整个系统的控制效果是人们不断探索的问题。

对SPWM 的控制有多种实现方法，其一是采用模拟电路、数字电路等硬件电路产生SPWM波形，该方法波形稳定准确，但电路复杂、体积庞大、不能进行自动调节；其二是借助单片机、DSP等微控制器来实现SPWM的数字控制方法，由于其内部集成了多个控制电路，如PWM电路、可编程计数器阵列(PCA)等，使得这种方法具有控制电路简单、运行速度快、抗干扰性强等优点。

本文介绍一种利用STC系列单片机实现SPWM波形的方法，并将由STCl2C5410AD产生的单极性SPWM波应用于单相逆变电源，实验结果证明了利用其实现SPWM波形的可行性和有效性。

1 正弦脉宽调制技术SPWM SPWM控制方案有两种：即单极性调制和双极性调制法。

单极性法所得的SPWM信号有正、负和0三种电平，而双极性得到的只有正、负两种电平。

比较二者生成的SPWM波可知：在相同载波比情况下，生成的双极性SPWM波所含谐波量较大；并且在正弦逆变电源控制中，双极性SPWM波控制较复杂。

因此一般采用单极性SPWM波控制的形式。

由单片机实现SPWM控制，根据其软件化方法的不同，有如下几种方法：自然采样法、对称规则法、不对称规则法和面积等效法等。

步进电机细分控制的单片机实现

步进电机细分控制的单片机实现郑宇【摘要】步进电机是机电一体化执行元件的重要产品之一，由于其易于精确控制的良好性能而受到广泛的应用。

根据步进电机细分控制的原理，提出了由D／A转换模块配合单片机控制来实现细分控制的方法，为提高步进电机的控制精度提供了一种可行的参考方案。

%Stepmotor is the integration of mechanical and electrical actuator is one of the important products, because of its easy and accurate control of good performance and has been widely applied. According to the stepmotor microstepping dmos control principle, put forward by D / A conversion module with single-chip computer control to achieve the microstepping dmos control method, in order to improve the control accuracy of the stepmotor to provide a feasible reference plan.【期刊名称】《贵州师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(030)002【总页数】4页(P106-109)【关键词】步进电机;细分控制;单片机【作者】郑宇【作者单位】贵州师范大学机械与电气工程学院,贵州贵阳550014【正文语种】中文【中图分类】TM301.2步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一。

步进电机和普通电动机的不同之处在于它是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。

由于步进电机每个控制脉冲所运转的角度都是固定的，结合传动轮半径就能计算实现距离的控制，所以步进电机不仅用作角位移的控制，同样也常用于需要精确控制运行距离的场合。

步进电动机SPWM微步距细分控制的研究

步进电动机SPWM微步距细分控制的研究赵涛;季宁一;刘汉忠;沈维健【期刊名称】《微特电机》【年(卷),期】2018(046)004【摘要】步进电动机的细分驱动是提高步进电动机性能的重要技术.对步进电动机SPWM细分驱动时电磁转矩特性进行了分析,对混合式步进电动机SPWM细分驱动方法进行了研究,并设计了步进电动机SPWM细分控制系统.仿真和实验表明,所设计的步进电动机SPWM细分控制系统实现了对步进电动机定子绕组电流精确控制,改善了步进电动机系统的步进波动和定位精度.该系统结构简单,控制方便,运行稳定,有一定的应用价值.%Micro-stepping control for stepping motor is a well-known technique to improve stepping motor performance.The electromagnetic torque characteristics of the stepping motor by SPWM subdivision driving were analyzed,the SP-WM subdivision driving method of hybrid stepping motor was studied,and the SPWM subdivision control system of stepping motor was designed.The simulation and experiment results showed that the effectiveness of the control system was achieved,the stator winding current vector was controlled accurately,and the positioning accuracy of motor system were greatly improved.The application prospect is good for its simple structure,easy control and smooth operation.【总页数】4页(P72-74,79)【作者】赵涛;季宁一;刘汉忠;沈维健【作者单位】南京工程学院,南京211167;南京工程学院,南京211167;南京工程学院,南京211167;南瑞集团有限公司国网电科院有限公司,南京210003【正文语种】中文【中图分类】TM383.6【相关文献】1.混合式步进电动机SPWM微步驱动技术 [J], 刘陵顺;秦和平2.步进电动机高精度矢量细分法微步距控制的设计与实现 [J], 丁学恭3.步进电动机微步距线性调整及优化研究 [J], 王喜莲;张奕黄4.步距角任意细分的步进电动机电流波形的讨论 [J], 钟仁人5.步进电动机步距细分均匀性的研究 [J], 杨正新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于单片机PWM功能的步进电动机细分设计

基于单片机PWM功能的步进电动机细分设计
景立群;李勇;季学武
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2008(036)008
【摘要】两相混合式步进电动机的步距角一般为1.8°/0.9°,为适应微小角度控制,需要对步进电动机步距角进行细分.基于单片机的PWM功能,设计了步进电动机驱动器;分析了步进电动机绕组电感对电流暂态效应的影响,通过编程实现步进电动机步距角24细分;设计了简易实验装置,并对硬件电路和程序进行试验验证.结果表明,所设计的驱动器及编写的控制程序可以实现步进电动机的细分驱动,且误差在可以接受的范围内.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】景立群;李勇;季学武
【作者单位】清华大学,北京,100084;北京航空航天大学,北京,100083;清华大学,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.6
【相关文献】
1.电脑绣花机用混合式步进电动机PWM细分驱动设计与应用研究 [J], 黄将军;甘明
2.基于单片机与FPGA的多重细分步进电动机驱动系统 [J], 刘梦亭;罗鹏辉
3.基于DSP的二相混合式步进电动机SPWM细分驱动 [J], 李景男;王旭东
4.基于STC单片机的SPWM步进电机细分控制研究与实现 [J], 舒大松
5.基于带PWM模块单片机的步进电机细分驱动技术 [J], 王辉堂;颜自勇;陈文芗因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。