步进电机速度控制器设计

学校代码：10128

学号：

课程设计题目：步进电机速度控制器设计学生姓名：

学院：机械学院

系别：测控系

专业：测控技术与仪器

班级：

指导教师：

2011年01月20日

摘要

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度, 并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。本文在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式步进电机驱动芯片L297／L298的性能、结构的基础上，结合AT89C52单片机，设计出了混合式步进电机驱动电路。

关键词：步进电机；AT89C52单片机；L297/L298驱动。

Abstract

Stepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip L297 / L298 the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor driver circuit.

Key words:Stepping motor; AT89C52 single chip computer; L297 / L298 driver.

目录

第一章绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2设计目的与意义 (1)

1.3选择方案 (1)

1.3.1步进电机概述 (1)

1.3.2步进电机工作原理 (2)

1.3.3控制方案 (3)

第二章步进电机驱动器...................................................................... 错误!未定义书签。

2.1驱动器的选择 (7)

2.2.1 L297／L298驱动特性分析 (4)

2.1.2 L297／298功能分析 (4)

2.2 驱动器的芯片连接 (6)

第三章单片机和隔离电路 (8)

3.1步进电机控制器 (8)

3.1.1光电隔离电路 (8)

3.1.2步进脉冲产生电路 (8)

3.2加减速控制 (10)

3.3程序设计 (11)

第四章总结 (15)

参考文献 (16)

第一章绪论

1.1课题背景

步进电机以其独特的特点可以在无速度传感器和无位置传感器系统中实现精确的开环状态定位或同步运行。我们通过调节发送给步进电机的步进脉冲个数来实现精确的位移或者角度定位，而调节发送的步进脉冲频率就可以实现速度调节，这些都有利装置或设备的小型化和低成本，因而在众多领域中得到广泛的应用。

步进电机的使用性能与它的驱动电路有密切的关系，随着电子技术的发展，使步进电机的控制电路和功率驱动电路发生了很大变化，特别是集成电路的推广和微机的普及应用，更使步进电机驱动电源的研制上了一个新台阶，使其性能指标有了显著的提高。国内对这方面的研究一直很活跃，但是可供选用的高性能的步进电机驱动电源却很少，而且国内的驱动电源方面基本都存在着体积大、外形尺寸不规则、性能指标不稳定及远没有达到系列化等问题，这就给驱动电源的选用和安装带来了极大的不便，国外虽然有通用的各种类型的步进电机驱动电源，但大都存在一些问题，如价格昂贵，与我国的系统连接不匹配等问题。如前所述，步进电机伺服系统的性能，不仅与步进电机本体的特性有关，而且还与步进电机的控制方式、驱动电源的特性及负载特性有着密切的关系，特别是驱动电源技术方面，对步进电机运行性能的改善，如高频力矩的提高，步距分辨率的提高，单步振荡及振动的消除等方面起着至关重要的作用。

1.2设计的目的与意义

掌握步进电机的工作原理及控制方法，本次设计任务要完成的目标是：利用单片机控制实现步进电机的启停、正转、反转、加速、减速等功能。

1.3选择方案

1.3.1步进电机的概述

步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构，由步进电机及其功率驱动装置构成一个开环的定位运动系统。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动