基于单片机的交流伺服电机控制系统
单片机控制电机的方式
单片机控制电机的方式单片机作为嵌入式系统的核心，广泛应用于各种控制领域。
其中，单片机控制电机是一个重要的应用领域。
本文将介绍单片机控制电机的方式，包括直流电机、步进电机、伺服电机三个方面。
一、直流电机控制1.1 单极性控制单极性控制是最简单的直流电机控制方式，它的电源和直流电机连接在一起，通过改变电源正负极之间的电压大小和方向来改变直流电机的转速和转向。
1.2 双极性控制双极性控制是一种更加高级的直流电机控制方式，它可以使直流电机实现正反转和调速。
1.3 PWM控制PWM控制是一种数字控制方式，它可以调节电源电压的有效值，从而改变直流电机的转速和转向。
PWM控制的理论基础是调制原理，通过改变PWM波的占空比来改变电机的输出功率，从而实现电机的调速和正反转。
二、步进电机控制步进电机是一种特殊的电机，它的转动是以步进的形式进行的，每一步的功率相等，稳定性和精度较高，被广泛应用于各种需要精密控制的领域。
步进电机的控制方式有以下几种：2.1 单相双极控制单相双极控制是最简单的步进电机控制方式，它可以使步进电机实现一定程度的正反转和调速，但是功率低，精度不高，适用于一些比较简单的应用场合。
2.2 双相驱动控制双相驱动控制是一种更加高级的步进电机控制方式，它分为单向驱动和双向驱动。
双向驱动比单向驱动更加灵活，可以实现更加复杂的控制功能。
2.3 微步驱动控制微步驱动控制是一种针对步进电机控制的高级技术，通过改变步进电机的每一步数来实现更加精确的控制。
目前，微步驱动控制已经被广泛应用于各种需要高精度控制的领域。
三、伺服电机控制伺服电机是一种在工业自动化中经常使用的电机，它具有速度反馈、位置反馈和转矩反馈等功能，可以实现高效、高精度的控制。
伺服电机的控制方式有以下几种：3.1 位置控制位置控制是一种使用最为广泛的伺服电机控制方式，它通过电机位置传感器反馈电机当前位置信息，从而实现定位和精确位置控制。
3.2 速度控制速度控制是伺服电机的另一种重要控制方式，它通过电机速度传感器反馈电机当前速度信息，从而实现高效的速度控制。
基于单片机的伺服电机控制本科毕业设计
毕业设计（论文)论文题目基于单片机的伺服电机控制器基千单片机的伺服电机控制器随着电力电子技术、智能控制技术的发展成熟，伺服机控制器已成为自动化装置的一个重要部分。
例如，印刷机应用了伺服机控制器来控制电机的转速和传送长度。
本论文阐述了基于单片机的伺服机控制器的控制原理，位置控制和电子齿轮的特点和应用，采用单片微机AT89S52作为中央控制器，AM26LS31为驱动器。
AT89S52主要与E - II控制器连接了位置控制，方向控制，正反转限制等。
AT89S52从P1 口输出脉冲序列，利用I丨控制器电子齿轮简便设置，控制伺服电机的总转动角度，控制输出脉冲的频率就可以控制伺服电机的速度，以达到控制伺服电机的目的。
此外还介绍了 E - II的控制器的结构连接图，特性，功能和用户常数设定，SGM □丨1型伺服机的发展，优点和工作原理。
还有介绍伺服系统的基本内容。
关键词：伺服系统；位置控制；电子齿轮；单片机AT89S52摘要ABSTRACTAs development of electric and electronic technology , intellectual control technology being ripe, the servo machine controller has already become an important part of the automatic device . For example, the printing machine has used the servo machine controller to control the rotational speed of the electrical machinery and length of conveyance. Thi k s thesis has explained the principle of control based on servo machine controller of the one-chip computer, position control and electronic characteristic and application of gear wheel, adopt single blocks of computer AT89S52 as the central controller, AM26LS31 is a driver . AT89S52 has connected position control with controller mainly, directional control, rotate positive and negativly and limit etc.. AT89S52 outputs the pulse array from PI mouth, utilizes controller's electronic gear wheel to be set up simply and conveniently, controlling always rotating the angle of the servo electrical machinery, controlling the frequency of outputting the pulse can control the temjx) of the servo electrical machinery , in order to achieve the goal of controlling the servo electrical machinery. In addition has recommended the structure of the controller of connect and pursue , the characteristic, the function and user's constant are established , SGM .The development of the type servo machine , the advantage and operation principle. Still introduce the basic content of the servo system.KEY WORDS: Servo system ; Position control; Electronic gear wheel ；One-chip computer AT89S52目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................................................................................................................... I I 引言 . (1)1伺服电机和控制器 (2)1.1伺服机的介绍 (2)1. 1. 1交流祠服机的发展 (2)1. 1. 2交流祠服机的优点 (2)1.2控制器的介绍 (2)1. 2.1控制器的特点 (2)1. 2. 2 E - IH司服控制器的介绍 (3)1. 2. 3 S - II伺服控制器的功能说明 (6)1. 2. 4 E - II伺服控制器的设定 (8)2伺服系统的控制 (11)2.1伺服电机的基本原理 (11)2. 1. 1伺服电机的工作原理 (11)2. 1. 2伺服电机的特点 (12)2.2伺服系统的介绍 (12)2.2.1伺服系统的概念 (12)2. 2. 2伺服系统定义 (13)2.2.3伺服的主要任务 (13)2.2.4伺服系统的组成 (13)2. 2. 5伺服系统的性能要求 (13)2. 2. 6伺服系统的种类 (13)2. 2. 7伺服系统对伺服电机的要求 (14)2.2_ 8伺服控制方式的优点和缺点 (14)3基于单片机的伺服机控制器 (15)3.1元器件AM26LS31和AT89S52的介绍 (15)3. 1. 1 AM26LS31 的工作原理 (15)3. 1. 2 AT89S52 的介绍 (15)3. 1. 3 AT89S52单片机的引脚介绍 (16)3.1.4中断系统 (18)3.2位置控制 (19)3. 2. 1位置指令 (19)3. 2. 2基于单片机的数字位置控制 (19)3. 2. 3位置控制的控制原理 (19)基千单片机的伺服电机控制器3. 2.4脉冲信号的产生 (20)3. 2. 5伺服电机的转速控制方式 (20)3. 3控制单元 (20)3. 4超程设定 (21)3. 4. 1超程设定的概念 (21)3.4. 2超程功能的使用 (21)3. 5 PWM控制技术 (22)3. 5. 1 PWM控制技术的定义 (22)3. 5. 2 PWM技术的应用 (22)3. 6电子齿轮 (23)3. 6.1电子齿轮的概念 (23)3. 6. 2电子齿轮的设定方法 (23)3. 6. 3电子齿轮比（B/A)。
基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计
基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计直流伺服电机脉冲宽度调制（PWM）控制系统是一种常见的控制电机速度和位置的方法。
在这篇文章中，我们将详细介绍基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统的设计。
1.引言：直流伺服电机是一种常见的用于机器人、工业自动化和航空航天等领域的电机，它具有速度和位置控制的能力。
脉冲宽度调制技术是一种常用的控制直流电机速度和位置的方法，通过在一定周期内改变PWM信号的脉冲宽度，可以控制电机的转速和转向。
2.系统结构：（1）电源模块：用于提供电机驱动需要的直流电源。
（2）运动控制模块：用于控制电机的转速和转向，并生成PWM信号。
（3）PWM发生器：用于生成PWM信号的方波信号。
（4）驱动器：用于将PWM信号转换成电机驱动信号。
（5）电机：用于产生机械运动。
3.PWM信号生成：PWM信号的生成是整个系统的关键步骤，它决定了电机的转速和转向。
（1）选择合适的单片机：选择具有PWM输出功能的单片机作为控制芯片，常用的有AVR、PIC等系列。
（2）设定PWM周期：根据电机的需求，设定合适的PWM周期，通常周期在几十毫秒到几百毫秒之间。
（3）设定PWM占空比：根据转速和转向的需求，设定合适的PWM占空比，通常占空比在0%到100%之间。
（4）编程生成PWM信号：利用单片机的PWM输出功能，编程生成设定好的PWM信号。
4.电机驱动：电机驱动模块负责将PWM信号转换成电机驱动信号。
通常采用H桥驱动器来实现，H桥驱动器可以控制电机的正转和反转。
（1）选择合适的H桥驱动器：根据电机的电流和电压需求，选择合适的H桥驱动器。
（2）连接H桥驱动器：将控制信号连接到H桥驱动器的控制端口，将电机的电源和地线连接到驱动器的电源和地线端口。
（3）编程控制H桥驱动器：利用单片机的IO口，编程产生控制信号，控制H桥驱动器的输出。
5.运动控制：运动控制模块负责接收用户输入的速度和位置指令，并将其转换成合适的PWM信号。
伺服电机控制系统毕业论文设计
调速应用领域最初用得最多的是直流电机，随着交流调速技术特别是电力电子技术和控制技术的发展，交流变频技术获得了广泛应用，变频器和交流电动机迅速渗透到原来直流调速系统的绝大多数应用领域。近几年来，由于直流伺服电动机体积小、重量小和高效节能等一系列优点，中小功率的交流变频系统正逐步被直流伺服电动机系统所取代，特别是在纺织机械、印刷机械等原来应用变频系统较多的领域，而在一些直接由电池供电的直流电机应用领域，则更多的由直流伺服电动机所取代。
This article mainly discusses the designations of three-phase BLDCM velocity modulation system. The master controlled unit is BLDCM special-purpose control chip 80C196MC, assistanceswith the keyboard, the monitor, examines the electric circuit, the power electric circuit, actuates the electric circuit, the protection circuit and so on. The BLDCM with 3 Hall sensors establishing inside, to exam the position of the rotor and decide the phase change of electricalmachinery, the system calculates the rotational speed of the electrical machinery to realize the velocity-feedback control according to the Hall signal.
基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]
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基于单片机的交流伺服电机控制研究【摘要】设计一种单片机控制下的交流伺服电机转速系统，详细介绍它的硬件组成原理及其软件实现过程，实现了对通用交流伺服电机的速度闭环控制。
通过对实验结果的分析可以看出，本设计基本达到了系统对伺服电机转速控制的要求。
【关键词】单片机交流伺服电机由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性等优点，因此已被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中。
在自动控制系统中，交流伺服电机的作用是把控制电压信号转换成机械位移，也就是把接收到的电压信号转变成该电机的一定转速或角位移，因此可以用单片机实现对伺服电机的控制。
1 总线驱动、数据、地址锁存及译码电路由于单片机的数据线和低位地址线共用必须加地址锁存器进行低位地址锁存，使用74l5373作为地址锁存器，当应用系统规模过大，扩展所接芯片过多，超过总线的驱动能力时，系统将不能可靠工作，此时应加用总线驱动器来减少读数据的持续时间，使用74ls245作数据驱动器整个系统可扩展的外部数据总共为64k，由于单片机外部数据存贮器和i/o是统一编址的，我们将低32k作为外部扩展的数据存储器，高译码电路采用两片74ls138用了32k作为i/o使用或留给以后扩展用74ls21，74lsll构成。
控制系统采用p89c58单片机作为控制系统处理器，该系列单片机默认1t模式，运算速快，片上集成1280字节ram，60k的flash程序存储器，还有eeprom，可使系统结构更为简单、实用电机选用的是松下的msmd5azg1u型交流伺服电机，额定输出功率50w，内置20位的增量式光电编码器。
驱动器选用的是松下的minasa5系列交流伺服驱动器madht 1505e。
伺服驱动器连接器x4（50脚）作为外部控制信号输入、输出接口，可以接收控制器发送给驱动器的控制指令。
交流伺服电机的控制方式有三种：位置控制、速度控制、转矩控制。
在位置控制模式下，驱动器接收单片机的位置控制指令信号，经电子齿轮分倍频后，在偏差可逆计数器中与反馈脉冲信号比较后形成偏差信号。
单片机控制伺服电机..
基于DSP的多伺服电机同步驱动系统设计作者姓名：闫瑞刘呈坤戚龙欣边俊霞指导老师：***目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1 课题研究的目的和意义 (2)1.2 国内现状与发展趋势 (2)1.3伺服电机发展历史 (3)2.2 伺服电机工作理 (4)第二章伺服电机控制硬件设计 (5)2.1 AT89C51单片机硬件结构 (5)2.2 钟电路设计 (8)2.3 复位电路设计 (8)2.4 显示电路设计 (8)2.5按键电路设计 (11)2.6 控制伺服电机电路设计 (12)第三章系统软件设计 (14)3.1 总体设计思想 (14)3.2 主程序设计 (15)程序清单 (16)参考文献 (19)摘要半个世纪来，直流伺服控制系统己经在精密数控机床、加工中心、机器人等领域得到了广泛的应用。
随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。
本文介绍了微机直流伺服系统的硬件、软件设计方案。
硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。
软件编制采用模块化的设计方式，主要包括主程序设计及数字控制算法程序的设计。
通过系统的整体设计，完成了系统的基本要求，系统可以稳定的运行。
关键词：伺服系统单片机AbstractFor a half of century，the DC servo control system has been widely used in the NC machine tool，machining center，and robot…，etc. With the technical development of servo motor，electronices power and computer control，the servo control system is making towards digitized and modular design.This paper introduces the hardware，software design plan of DC servo control system on microcomputer.The hardware designed includes mainly: the total project design，single-chip computer application system design，drive circuit design and measure circuit design. The software a dots modular design，includes primarily the main procedure design and increases the design of the deal type arithmetic figure PID calculation way procedure.Through the integral design of the system, the completion of the basic requirements of the system, the system can stable operationKeywords: servo system microcontroller第一章绪论1.1 课题研究的目的和意义近年来随着物流仓储设备的快速发展，有很多物流仓储设备都选用多功能工业门机作为大宗货物进出仓库的阀门。
基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统课程设计
成绩运动控制系统课程设计题目: 基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统院系名称: 电气工程学院专业班级: xxx 学生姓名: xxx 学号: xxxx 指导教师: 石庆生评语：摘要单片机是应控制领域应用的要求而出现的，随着单片机的迅速发展，起应用领域越来越广。
尽管目前已经发展众多种类的单片机，但是应用较广、也是最成熟的还是最早有Intel开发的MCS-51系列单片机（51系列单片机）。
51系列单片机应用系统已经成为目前主流的单片机应用系统。
直流电机脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation—简称PWM）调速产生于20世纪70年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜，自动记录仪表等的驱动，后来用于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展，PWM技术得到了高速发展，各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。
而MCS—51系列单片机作为应用最广泛的单片机之一，却没有PWM 输出功能，本课设采用配合软件的方法实现了MCS—51单片机的PWM输出调速功能，这对精度要求不高的场合时非常实用的。
目录1、前言 (1)1.1单片机的发展史 (1)1.2本设计任务 (1)2、总体设计方案 (2)3、硬件电路设计 (2)3.1硬件组成 (2)3.2主要器件功能介绍 (3)3.2.1直流伺服电机简介 (3)3.2.2 PWM简介及调速原理 (4)3.2.3 传感器选择 (5)3.3电路组成 (6)3.3.1 晶振电路 (6)3.3.2 复位电路 (6)3.3.3 单相桥式整流电路 (7)3.3.4 调制电路 (7)4、系统软件设计 (8)4.1系统简介及原理 (8)4.2系统设计原理 (8)4.3程序流程图 (10)5、建模 (11)5.1控制框图 (11)5.2参数计算 (12)5.3PWM变换器环节的数学模型 (14)5.4仿真结果图 (14)总结 (16)参考文献 (17)附件1：汇编设计 (18)附件2： (20)1、前言1.1 单片机的发展史单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。
基于单片机的电机控制系统的研究
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４ 、 由于系统 较为简 单 ，因此 在对 数据 的处理 方 面速度 较快 ，对数 据 的 控制 能力 强 ，能 够迅 速适 应工作 环境 。 ５ 、单 片机体 积较 小 ，有 利 于便携 式产 品的 应用 ，加上 其运 行时 所需 的 电压 较低 ，因此功耗 也会 比较低 。
（ － ） 电机运转 的特 性
２ 、变 频调 速
三 ．控制 系统软 件设 计 （ 一 ）软 件功 能划 分 １ 、测 控功 能 对 于电机 而言 ，使用 单片 机进 行测控 主要 包含对 数 据的测 量 与预处 理 、 对驱动进行输出控制等。 这种操作在可靠性上是最高的， 加上其实时性特征， 因此优先级与测量级在程序中最高。其中， 对数据的预处理指的是对数据采 样 进行 低通滤 波处 理 的操作 。 ２ 、系统保护 电机在 运行 时难免 会遇 到故 障 。 单 片机需 要及 时发 现这 些故 障并 报警通 知 操作 人员 。 这 一过 程要 求响应 速度 极快 ， 避 免 电机在 运行 时产 生不 可逆转 的损坏 。 ３ 、人 机交 互 人机交互指的是操作人员能够直观看到或是感受到电机运行状态信息。 通常 ， 会 在 电机运行 处安 装一块 显 示器 ， 单 片机 对电 机在转 速 以及温 度上 的 测 量 能够通 过显 示器进 行显 示 ，方便操 作人 员 了解 ， 但 是 ，由于显示 并不 是 程 序 的主要 内容 ，因此 优先 级较低 。 （ － －）软件 控制设 计 使用单 片机 对系 统进行 控制 在软 件上 一般 由两部 分组 成 ，一是 主程 序 ， 二是 中断服 务子 程序 。 １ 、主程 序的 功能 主要在 于对 电机 运行 中的事 件进 行记 录 、对运 转转 速 等数 值进行 计算 、完 成人 机交互 工作 以及 对定值 进行 更新 等 内容 。 ２ 、中断 服务 子程序 的各 项功 能 主要是通 过 中断 源 出发 各项 调用 来实 现 的 ，主要功 能有 对故障 进行排 查 、进 行 Ａ Ｄ转换 、计时 器进行 数值 更新 、控 制开关量的输入与输出操作以及通信等。 结论 ：
基于单片机的伺服电机控制系统设计
• 146•基于单片机的伺服电机控制系统设计郴州职业技术学院 张玲玲当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
其中，步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中：如加工中心，打印机、自动化生产线等等场合都可以得到应用。
研究伺服电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
本系统是基于80C51的伺服电机控制系统，在脉冲控制控制作用下控制电机运行于0-3000转/分钟，并实现正转与反转。
1 引言在自动控制系统中，伺服电动机作为执行元件，作用是把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
它有直流电机和交流电机之分。
其中交流伺服有更广的适用性。
交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向。
本文介绍如何使用C8051F060来控制交流伺服电机，使电机运行于0-3000转/分钟的任意转速。
2 系统设计图1所示是伺服电机控制系统，它以C8051F060为核心，同时还有显示电路、编码器、编码器处理电路、RS485通信电路、伺服电机驱动电路、伺服电机。
图1 伺服电机控制系统图3 电路及原理3.1 主芯片介绍C8051F060是Silicon Lab 公司出品的完全集成的混合信号片上系统型MCU 。
它使用了Cygnal 专利的高速、流水线结构以及与MCS-51指令集完全兼容的CIP251微处理器内核。
C8051F060具有P0-P7，共计8个端口，64个可以实际使用的IO 。
3.2 LED电路如图2所示，系统使用6个LED 数码管显示伺服电机的转速，LED 数码管采用MC14489芯片进行驱动，MC14489采用SPI 通信方式和CPU 进行通信，可以节省IO 口的使用。
3.3 编码器及处理电路系统采用多个BCD 拨码开关来设置系统运行参数。
BCD 拨码开关是十进制输入，BCD 码输出，又称为8421拨码开关。
每位BCD 拨码开关可输入1位10进制数。
每个BCD 拨码开关后面有5个接点，其中C 为输入控制线，另外4根是BCD 码输出信号线。
基于单片机的伺服电机控制系统的研究
１ 总体 设计 方 案
系统 选 用 的 电机 是松 下 交 流伺 服 电机 ， 过 单 通 片机控 制 驱动器 实 现对交 流伺 服 电机 的控制 。由独 立键 盘 输 入转 速 值 ， 片 机把 转 速 值信 号 转换 为脉 单
ＳＴＣ１ Ｃ５ ０ ．Ｔｈ ｓ ｓｅ ２ Ａ６ Ｓ２ ｅ ｙ ｔｍ ｄ ｓｇ ｉｃｕ ｅ ｔ ｅ ａｄ ｒ ｄ ｓｇ ａ ｄ ｏｔ ｒ ｄ ｓｇ ｅｉｎ ｎ ｌｄ ｓ ｈ ｈ ｒ ｗａｅ ｅ ｉｎ ｎ ｓ ｆ ｗａｅ ｅ ｉｎ， ｗｈｃ ｃ ｎ ｒ ａｉｅ ｈ ｓ ｏ ｈ ｉｈ ａ ｅ ｌ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｚ
Ｖｏ ＿５ Ｎｏ． ｌ３ １
Ｍａ ．Ｏｌ ｒ２ ２
基 于 单 片机 的伺 服 电机 控 制 系统 的研 究
李红伟 ，胡涛 ，徐 熙平 ，李沛松
（． １ 长春理工大学 摘 光 电工程学 院，长春 １０ ２ ；２ 电信息控制和安全技术重点实验室 ，三河 ３０ ２ ． 光 ０５０ ） ６ ２ １ 要 ：介 绍 了－ ＃ｇ ５ Ｓ － ￣ － ＴＣ１Ｃ５ ０ ２ 片机 来实现控制 交流伺服 电机 的方案。该 系统设计 包括硬件设计和软件设计 ， ２ Ａ６ Ｓ 单
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｔ—Ｅｌｃｒｎｃ ｇｎ ｅｉｇ Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉｅｓｔ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｏ Ｏｐ ｅ ｔｏ ｉｓＥｎ ｉｅ ｒ ， ｎ ａ ｇ ｈ ｎＵｎｖ ｒｉ ｏ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ， Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２； ｙ Ｓ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ ２
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单片机控制伺服电机设计(带单片机程序及电路)
程设计说明书题目：基于单片机的步进电机控制系统设计课程：机电一体化系统设计姓名：马福德学号：0804705030指导教师：段广云、俞学兰专业年级：机械设计制造及其自动化（机械电子工程方向）2008级所在院系：机械工程学院完成日期： 2011年7月 10 日答辩日期： 2011年7月 11 日摘要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，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。
研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。
采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。
软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。
本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片AT6560AHQ驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。
系统由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。
软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。
软件采用在Keil软件环境下编辑的C语言。
本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
关键词：步进电机 ,单片机 ,电脉冲信号, 角位移, 转速控制,方向控制ABSTRACTWith the development of microelectronics and computer technology, increasing demand for stepper motor, which is widely used in printers, electronic toys and consumer products such as CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and electrical products, and its various national fields are applied. Of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation and so important.Stepper motor is an electric pulse signals can convert the angular displacementor linear displacement of the mechanical and electrical components, stepper motor control system consists of stepper controller, stepper motor power amplifier and so on. Use MCU control, the stepper controller instead of using software to make simple circuit, low cost, reliability greatly increased. Software programming flexibility to produce different types of stepping motor excitation sequence to control the operation of the various stepper motor modeThis design is used AT89C51 of Stepping motor control, through the IO port as a square wave output of the timing of step motor control signal, the signal through the ULN2003 driver chip stepper motor; the same time, with four buttons to the status of the motor control, and dynamic display with digital control motor speed.System consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design, including minimum system AT89C51 microcontroller, power supply module, keyboard control module, stepper motor drive (integrated Darlington ULN2003) module, digital display (SM420361K digital control) module, speed modules (including the Hall probe UGN3020) six function modules, and each module in the circuit board to achieve the organic combination. Software design, including keyboard control, stepping motor pulse, the digital dynamic display and speed signal acquisition module, control procedures, and ultimately to the stepper motor rotation direction and rotation speed control of stepper motor rotation speed and dynamic display in the LED digital tube, real-time monitoring of the speed display. Software used in the software environment to edit Keil C language. This system has the intelligence, practicality and reliability features.Key Words： Stepping motor , MCU Pulse Signal , Angular displacement ,Speed control ,Direction control目录1 绪论 (1)1.1背景 (1)1.2设计任务及要求 (1)2 总体方案设计 (2)2.1方案设计 (2)2.2芯片选择 (2)2.2.1 CPU的芯片选择 (2)2.2.2 驱动电路的芯片选择 (3)2.2.3 测试电路的芯片选择 (6)3 系统硬件设计 (7)3.1电机驱动电路 (7)3.2测试及显示电路 (8)3.2.1 CS3020霍尔传感器测试电路 (8)3.2.2 LED数码显示管 (8)3.3电源 (9)3.4两相步进电机 (9)3.5键盘控制系统 (10)4 控制系统软件分析与设计 (11)4.1主程序流程图 (11)4.2读键盘子程序流程图 (11)4.3键盘处理子程序流程图 (12)4.4电机控制中断程序流程图 (12)4.5程序设计平台 (13)4.6源程序清单 (14)5 PCB板设计 (19)5.1设计原则 (19)5.1.1布局操作的基本原则 (19)5.1.2布线原则 (19)5.2PCB板设计方案： (20)5.3PCB板各电器元件的布局 (21)6 设计体会 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)A元件清单 (25)B电路PCB图 (26)C电路原理图 (26)1 绪论1.1 背景当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
基于S7—200SmartPLC伺服电机位置控制系统的应用
基于S7—200SmartPLC伺服电机位置控制系统的应用本文是基于西门子小型PLC S7-200 Smart，此款PLC是一种编程简单，控制方便的可编程控制器，它提供了多种方式用于位置控制。
本文将研究如何利用此款PLC实现对伺服电机运动位置较为精确的控制。
2控制系统简介本文伺服控制系统主要由交流伺服电机、编码器和伺服驱动器。
伺服控制系统的工作原理是伺服驱动器发送运动命令信号，驱动伺服电机运转，同时接收来自编码器的反馈信号，然后重新计算伺服电机运动位置，从而达到精确控制。
本系统采用西门子S7-200 Smart PLC作为控制模块，用于需要高速脉冲驱动伺服电机，采用晶体管输出型，故选用CPU ST40 DC/DC/DC型PLC。
伺服驱动器及伺服电机选用台达A2系列产品。
3系统硬件设计3.1 硬件接线图硬件接线图如下图所示;此硬件部分主要分为以下几部分：输入I/O信号，Smart ST40系列PLC、A2伺服驱动器、伺服电1/ 3机。
其中输入输出端子需要PLC PTO控制向导进行配置;同时在PLC的脉冲输出端需要接一个2K的电阻，主要用于降压限流，保护驱动器的输入信号。
3.2 PLC I/O分配表I/O分配表如表所示：Q0.0用于发送脉冲信号，控制电机的转速及定位位置;Q0.1用于接入伺服使能型号;Q0.2用于控制伺服电机的运转方向;I0.0接入左限位开关（LMT+），I0.1接入右限位开关（LMT-），I0.2接入参考点位置开关（RPS）。
3.3 伺服控制器参数设置3.4 PLC运动控制向导配置4系统程序设计4.1 PLC运动控制子程序简介根据3.4运动向导生成11个功能各不相同的运动控制子程序，为了减少程序占用的空间，按照程序设计需求灵活配置运动子程序;主要子程序介绍如下：4.2 PLC梯形图程序x4.3 案例程序设计5通過本文可以看到，西门子S7-200 Smart运动控制指令向导，简单方便的实现了对伺服电机的位置控制，本设计结构简单、2/ 3成本低、定位精准，为小型PLC与伺服控制系统在位置控制领域相结合提供了有益参考。
《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。
基于单片机的伺服电机控制系统的研究
１ 总体 方 案 的设 计
系 统的零点 定位是 以编码 器的 ｚ脉 冲信 号 ＥＺ和原点 近位信 号
ＯＲＧ作为判 断原 点的决定条件 Ｅｚ信号是编码 器的 ｚ脉冲 ．通 常情
该系统选用 的是松下 Ａ５系列 的单轴交 流伺服 电机 ．电机的驱动 况下 电机转 动到 ３６０ｏ的位置 时就产生一个 ｚ脉冲 ．也就 是说 ．电机每
机发 出的位 置指令 信号，经电子齿 轮分倍 频后，在偏差可逆计 数器中与 反馈脉 冲信 号比较后 形成偏 差信 号 反馈脉冲是由编码器检测到的脉
该系统用 ｃ语言编程，程序简单易懂。ｌ
冲数 经 ４倍 频后产生的 位 置偏差信号经位置环 的反馈 调节 后，形成速
【参 考文献 】
度指令信号 速度 指令信号与速度反馈信号 的偏差信号．经速度 环 比 ［１］ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２系列单片机器件手册『Ｍ１．２０１１．
电机 。
率对应 的定 时器初值及其 步数计算好 ．并 固定在 ＲＯＭ 中．系统 运行时
交 流伺服 电机 的控 制方式 有三种 ：位置 控制 、速度 控制 、转矩 控 用查 表法查 出各 自对应 的初值 即可 这样大 大减 少 了 ＣＰＵ的计算时
制 。系统选用位置控制方式 ．在位置控制方式下 ．伺服驱动器接收单片 间 ．提 高系统 的响应 速度。降速也 是如此。
ｆｌ＝１１．０５９２ＭＨＺ
单片机默认为 １Ｔ模式 ．所 以一个 时钟周期 Ｔｃｖ＝１／１ １０５９２００ 在
伺服 电机 的控制 ＳＴＣ单片机的 Ｐ２．０输 出脉冲控制转速 ．Ｐ２．１输 出方 这里使用定时器模式 １．定时时 间 ｔ、定时器应装入 的初值 Ｎ。
向脉 冲控制转 向 ２．２ 伺服 电机及驱动的硬件设计
基于单片机的交流伺服电机控制
05
系统调试与性能测试
系统调试方法与步骤
硬件调试 电源检查：确保电源电压稳定且符合要求。
连接线路检查：确保线路连接正确，无短路或断路现象。
系统调试方法与步骤
• 元器件检查：检查电阻、电容等元器件是否正常工作。
系统调试方法与步骤
软件调试
程序语法检查：确保程序语法 正确，无编译错误。
逻辑错误检查：通过模拟输入 信号，检查程序逻辑是否正确 。
总结词
交流伺服电机驱动器是实现电机控制的关键环节，其设计将直接影响电机的性能和稳定性。
详细描述
在驱动器设计中，需要根据电机的规格参数和性能要求，选择合适的驱动电路和功率器件，并考虑驱动器的抗干 扰性能和保护措施。此外，还需要对驱动器的控制信号进行合理设计，以确保电机能够准确、快速地响应控制信 号。
控制算法设计
总结词
控制算法是实现电机精确控制的关键技术，其设计将直接影响电机的运动特性和控制精度。
详细描述
在控制算法设计中，需要根据电机的运动特性和性能要求，选择合适的控制算法，如PID控制、模糊 控制、神经网络控制等。同时，还需要对控制算法的参数进行合理调整和优化，以提高电机的控制精 度和响应速度。
03
硬件电路设计与实现
基于单片机的交流 伺服电机控制
2023-11-10
目录
• 交流伺服电机控制概述 • 基于单片机的交流伺服电机控制
方案设计 • 硬件电路设计与实现 • 软件程序设计与实现 • 系统调试与性能测试 • 基于单片机的交流伺服电机控制
展望与优化建议
01
交流伺服电机控制概述
交流伺服电机的基本原理
交流伺服电机是一种基于电磁 感应原理的电动机，主要由定 子和转子组成。
单片机 伺服电机
单片机伺服电机单片机是一种集成电路，可以完成特定任务的计算机系统。
伺服电机是一种能够根据控制信号精确地调整输出轴位置的电机。
本文将介绍单片机与伺服电机的关系、工作原理以及应用领域。
一、单片机与伺服电机的关系单片机是伺服电机控制系统的核心。
伺服电机通常需要一个控制系统来精确地控制其位置和速度。
单片机可以通过接收传感器反馈信号，计算出控制信号，并将其发送给伺服电机驱动器。
驱动器根据控制信号来调整电机的输出轴位置，实现精确控制。
二、伺服电机的工作原理伺服电机由电机本体、编码器、驱动器和控制器组成。
电机本体负责转动输出轴，编码器用于测量输出轴的位置和速度，驱动器根据控制信号来调整电机的输出轴位置，控制器则负责计算控制信号。
具体而言，控制器通过接收传感器反馈信号和目标位置信号来计算出控制信号。
控制信号经过驱动器放大后，送入电机本体，驱动电机转动输出轴。
编码器不断测量输出轴的位置和速度，并将测量结果反馈给控制器。
控制器通过比较反馈信号和目标位置信号的差异，调整控制信号，使输出轴逐渐接近目标位置，从而实现伺服电机的精确控制。
三、单片机与伺服电机的应用领域单片机与伺服电机的组合广泛应用于各个领域，如工业自动化、机器人、航空航天等。
在工业自动化领域，单片机与伺服电机的组合可以实现精确的位置和速度控制，广泛应用于自动化生产线、物流系统等。
例如，在汽车生产线上，单片机可以控制伺服电机精确调整汽车零部件的位置，提高生产效率和产品质量。
在机器人领域，单片机与伺服电机的组合可以实现机器人的运动控制。
机器人可以根据预设的程序，精确地控制伺服电机的位置和速度，完成各种复杂的任务。
例如，在装配线上的机器人可以使用单片机控制伺服电机，将零部件精确地装配在一起。
在航空航天领域，单片机与伺服电机的组合可以实现飞机的舵机控制。
舵机是飞机控制系统中的重要组成部分，用于控制飞机的姿态。
单片机可以通过控制伺服电机的位置，实现对舵机的精确控制，从而控制飞机的姿态。
基于单片机控制的交流调速系统设计
基于单片机转差频率控制的交流调速系统设计摘要单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。
通过改变程序来达到控制转速的目的。
由于设计中电动机功率不大，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。
系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，SA8282大规模集成电路，保护电路，AT89C51单片机， 8255可编程接口芯片，I/O接口芯片，测速发电机等组成。
回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。
关键词:AT89C51单片机；SA8282；转差频率；交流调速；三相异步电动机AbstractFrequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit,SA8282 large scale integrated circuit, protects the circuit,The AT89C51Intel series one-chip computer, Intel8255 programmable interface chip, I/O interface chip, and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuitKey Words:The AT89C51 SCM；SA8282；Frequency；AC variale speed；three phase eletromotor of asynchronism目录前言 (1)第1章交流调速系统的概述 (4)1.1交流调速的基本原理 (4)1.2 交流调速的特点 (5)第2章交流调速系统的硬件设计 (7)2. 1 转差频率控制原理： (7)2. 2 系统设计的参数 (7)2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7)2.3.1调速系统总体方案设计 (7)2.3.2 元器件的选用 (9)2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12)2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15)2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17)2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18)2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18)第3章系统软件的设计 (19)3.1 主程序的设计 (19)3.2 转速调节程序 (19)3.3 增量式PI运算子程序 (20)3.4故障处理程序 (21)3.5 部分子程序 (22)3.5.1 AD0809的编程 (22)3.5.2 8255的编程 (23)结论 (23)谢辞 (23)参考文献 (24)前言自上个世纪90年代以来，近代交流调速步入了以变频调速为主导的发展阶段。
基于PIC单片机的交流伺服电机控制系统研究
收 稿 日期 ：２００７—０７—２２ 作 者 简 介 ：曹 昌勇 （１９７８一）．男 ，安 徽 贵池 人 ，助 教 ，硕 士 。
维普资讯
·１１６ ·
机 械 工 程 与 自 动 化
２００７年 第 ６期
选 用 的是脉 冲数为 ２ ５００脉 冲／ｒ、分辨率 为 １０ ０００的增 量 式光 电编码 器 ，因为该 编码器 构造 简单 、平 均寿命 长 、分辨 率高 。 ２．１ 各 硬 件 之 间 的 连 接
维普资讯
第 ６期 （总 第 １４５期 ） ２００７年 １２月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩＯＮ
文章 编号 ：１６７２—６４１３（２００７）０６—０１１５—０３
Ｎｏ．６ ＤｅＣ．
控 制下 ，伺服 驱动 器接 收单片机 发 出的位 置指令 信号 转产 生 的脉 冲数控制 。编码 器 可 以直接 把被测 转 角或
（脉冲／方 向），送人 脉 冲系列 形态 ，经 电子 齿轮分 倍频 位移 转换 成相应 的代 码 ，指示 的是绝 对位 置 而且 没有
后 ，在偏 压可逆 计数 器 中与反馈 脉 冲信 号 比较形 成偏 累积误 差 ，在 电源切 断后 位置信 息也 不 会丢失 。这 里
基 于 ＰＩＣ单片机 的交流伺服 电机 控制系统研 究
曹 昌勇 ，杨 贵 荣
（皖 西 学 院 机械 与 电子 工 程 系 ， 安 徽 六 安 ２３７０１２）
摘 要 ：介 绍 了基 于 ＰＩＣ１８Ｆ４５８单 片机 实 现交 流伺 服 电机 控制 的 一 种 方 案 ，能 实 现 对伺 服 电 机 运 转 的 平 稳 控 制 。 该 方 案 在 电机 消 防炮 转 角 控 制 中得 到 了成 功 的应 用 ，并 且 控 制 过 程 非 常 平 稳 ，定 位 精 确 度 也 很 高 。
基于单片机的电机交流调速系统设计
山东协和学院工学院，山东济南 2501091总体设计方案1.1 研究思路与研究内容以STM32F103C8T6为处理器完成逆变过程的计算与控制及其对脉冲芯片的输出，驱动芯片采用IR2104驱动，逆变部分采用6路MOS管组成的三相全桥逆变电路。
通过STM32中PWM模式调用定时器使其按照正弦规律变化改变占空比输出SPWM波形，通过驱动三路IR2104驱动芯片去驱动6路MOS管组成的三相全桥逆变电路，再通过三路LC低通滤波器将开关高频信号滤除，输出低频信号，可以通过改变输出的正弦波频率完成对电机的预期速度的控制，使得电机转速以期望值输出。
1.2. 变频调速方法与改变极对数进行调速的方法相比较，另一种方法为去改变电机输入的电源频率对电机进行调速。
此种方法的原理为：改变输入频率f，当频率f越高时候电机转速越快，通常有两种变频的方式分别为：交直交变频和交交变频两种方式。
这种调速方法与之前的改变极对数进行调速的方法相比较具有可行性高的优点，因为输入电源的频率可以通过逆变器进行调节，调节之后达到人们所预设的效果之后，再作为输入将其输入进电机，可以控制电机输入的电源频率，从而完成输入电源频率的可控。
通过控制其频率的输入电机的转速同时可以被控制，而与其相比改变电机的极对数就显得相当的困难，由于电机在出厂时候极对数已经确认难以去人工改变，所以这种方法显示较为刻板，不如去改变电源频率更为方便快捷，因此在未来的电机调速发展趋势上是还以效率更高、更易操作的变频调速为主流。
本设计采用变频调速，所有的机械调速都是都是基于电机操作实现的。
从总体上看，电机分为交流、直流两种电机。
因为直流电机调速容易实现，可靠性高，故之前电机调速主流为直流电机进行调速。
但直流电机与其对应的也有其特有的缺点：因为使用的直流电源供电，其滑环和碳刷易损坏需要定期更换新器件，故在实际应用中带来不少麻烦，而且定期更换元器件所带来的成本比较高，因此进一步改进电机调速是人们所追求的。
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) / Pr4B = 10 000
( 1)
式中 F 电机转 1 圈所需的内部指令脉冲数 f 电机转 1 圈所需指令脉冲数 f 选用的是 2 500 ,故 Pr46 可设定为“ 10 000" ,
Pr4A 设为“ 1" ,Pr4B 设为“ 5 000" . Pr50 设为“ 100" ,即采用速度控制方式 ( 用输入 电压控制电机转速) 时 , 每输入 1 V 电压 , 电机转速
0 引言
在自动控制系统中 , 交流伺服电机的作用是把 控制电压信号或相位信号变换成机械位移 , 也就是 把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移 , 因此可以用单片机实现对电机的数字控制 .
1 系统硬件设计
控制系统组成如图 1 所示 .
图1 控制系统
通过键盘输入速度值 ,经单片机处理后 ,转化成
摘要 : 介绍了一种由 A T89C51 单片机控制伺 服电机的系统方案 ,包括系统硬件设计和软件设计 . 该系统在激光熔覆自动送粉器上得到了成功应用 , 能实现对送粉过程的平稳控制 . 关键词 : 单片机 ; 伺服电机 ; 位置控制方式 中图分类号 : TM383. 42 ; TP273 文献标识码 :B 文章编号 :1001 2257 ( 2005) 05 0028 03 Abstract : The paper p rovides a scheme to co n2 t rol AC servo motor using single chip co mp uter A T89C51 ,including hardware design and sof t ware
TC 3× 106 a=2 - X =2 = 216 TJ 200 N
n n
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3 结束语
随着结构优化理论和计算机软硬件的不断发展 和完善 ,各种优化方法正越来越多的应用于工程实 践之中 . 对有限元技术在机械结构优化中的应用探 讨 ,为雷达结构优化设计提供了一种思路 . 参考文献 :
01 09 %. 在 0. 5 g/ min 以下的低送粉量情况下 ,重复
性仍然很好 . 参考文献 :
[ 1 ] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINAS A 系列使用
说明书 [ Z]. 2003.
[2] 李维諟 ,郭 强 . 液晶显示应用技术 [ M ] . 北京 : 电子工
业出版社 ,2000.ຫໍສະໝຸດ [1] 汪冬生 ,等 . 基于 CA E 技术的两阶段结构优化设计方
法 [J ]. 交通科技 ,2004 , ( 3) :45 - 47.
[2] 刘惟信 ,等 . 机械最优化设计 [ M ] . 北京 : 清华大学出版
社 ,1986.
[3] 马 迅 , 等 . 基于有限元法的结构优化与灵敏度分析 [J ] . 机械科学与技术 ,21 (4) :558 - 561. [4] 夏元杰 . 天线结构的优化设计 [J ] . 机械与电子 ,2004 , (1) :29 - 32.
系统所设定的电机每转 1 圈需要 2 500 个脉 冲 ,设输入转速为 N ( r/ min) , 则 MCU 每分钟需要 进入中断输出的脉冲数为 : (5 ) M = 2 500 N 由于软件中采用 CPL 指令 ,故进入定时中断频 率是输出脉冲频率的 2 倍 ,每秒钟进入中断数为 : 2 ×M 2 × 2 000 N 200 N (6 ) Z= = = 60 60 3 定时时间为 : 1 3 (7 ) TC = = Z 200 N 3 TC 200 N 3× 106 (8 ) ] X= = - 6 = TJ 1 × 200 N 10 由于系统的定时 / 计数器的工作方式是 1 ,n 取 16 ,故输入的电机转速是 N ( r/ min ) 时 , 应装入的时 间常数为 :
[3] 张鄂亮 ,等 . 微型计算机原理与应用 . 2 版 [ M ] . 武汉 :
华中科技大学出版社 ,2001. 作者简介 : 蔡志祥 (1980 - ) ,男 ,江苏盐城人 , 华中科技大学
激光技术国家重点实验室硕士研究生 , 主要从事激光加工自动送粉 系统的科研工作 .
T TJ
(4 )
收稿日期 :2005 03 17
相应的脉冲信号传给电机的驱动器 , 通过驱动器驱 动伺服电机按要求动作 ,同时 ,单片机接受固定在伺 服电机转轴上的光电编码器随着电机转动而产生的 反馈脉冲信号 ,以实现对伺服电机带动螺杆运行速 度的检测控制 . 控制系统采用 MCS51 系列单片机 A T89C51 作为处理器系统 , 时钟可达 12 M Hz , 运算速度快 , 控制功能完善 ,其内部具有 128 字节 RAM , 而且内 部还有 4 kB 的 EPROM 不需要外扩展存储器 ,可使 系统整体结构更为简单 、 实用 . 电机选用的是松下 MSMA082A1 G 型 交 流 伺 服 电 机 , 额 定 输 出 功 率 750 W ,内置增量式旋转编码器 , 分辨率为 10 000. 驱动器选用的是松下 M INA S A 系列全数字式交流 伺服驱动器 MSDA083A1A ,适用于小惯量的电机 . 伺服驱动器连接器 CN I/ F ( 50 脚) 信号作为外部控 制信号输入 、 输出 ,连接器 CN SI G ( 20 脚) 作为伺服 电机编码器的连接线 . 伺服电机的控制方式有位置控制 、 速度控制和 转矩控制 3 种 . 在位置控制方式下 ,伺服驱动器接收 单片机发出的位置指令信号 ( 脉冲/ 方向) ,送入脉冲 系列形态 ,经电子齿轮分倍频后 ,在偏差可逆计数器 中与反馈脉冲信号比较后形成偏差信号 . 反馈脉冲 是由光电编码器检测到电机实际所产生的脉冲数 , 经 4 倍频后产生的 . 位置偏差信号经位置环的复合 前馈控制器调节后 ,形成速度指令信号 . 速度指令信 号与速度反馈信号比较后的偏差信号 , 经速度环比 例积分控制器调节后 ,产生电流指令信号 ,在电流环 中经矢量变换 ,由 SPWM 输出转矩电流 , 控制交流 伺服电机的运行 . 位置控制精度由光电编码器每转 产生的脉冲数控制 . 它分增量式光电编码器和绝对 式光电编码器 . 增量式编码器构造简单 , 易于掌握 , 平均寿命长 ,分辨率高 , 实际应用较多 . 绝对式光电 编码器按二进制编码输出 ,信号线多 ,由于精度取决
( 10 000 ) , 这 3 个参数的关系如下 : F = f × (Pr46 × 2
Pr4A
P3. 0 口作为液晶显示模块的软件复位口 , P3. 1 口
作为电机的脉冲输入口 ; 另外还有一些开关量的控 制. 由于单片机属于 T TL 电路 ( 逻辑“ 1" 和“ 0" 的 电平分别为 2. 4 V 和 0. 4 V ) ,它的 I/ O 口输出的开 关量控制信号电平无法直接驱动电机 ,所以在 P3. 1 口控制信号输出端需加入驱动电路 . 系统采用光耦 耦合器和三极管 S8050 作驱动 , 光电耦合器有隔离 作用 ,可防止强电磁干扰 ,三极管主要起功率放大作 用 . 电机驱动电路如图 3 所示 .
Pr42 设定为“ 3" , 即从控制器送给驱动器的指
图2 A T89C51 单片机与 L MB GA_032_49C K
模块的接口电路
令脉冲类型选用脉冲/ 符号方式 . Pr46 ,Pr4A ,Pr4B 为指令分倍频的参数 , 可实 现任意变速比的电子齿轮功能 ,设定这 3 个参数 ,使 得分倍频后的内部指令 ( F ) 等于编码器的分辨率
为 100 r/ min. 1. 2 单片机控制器的硬件设计
A T89C51 的 P1 口作为 4 × 4 矩阵键盘输入口 ; P0 口和 P2 口为液晶显示模块接口 , 液晶显示模块
选用台湾南亚公司的液晶显示模块 L MB GA _032_ 49C K_ ,该模块是根据目前常用的液晶显示控制器 SED1335 的特性设计的 [ 2 ] , 它与 A T89C51 的接口 电路如图 2 所示 ; 通过 A T89C51 的定时器 T0 的定 时中断控制脉冲发送频率 , 进而控制电机的转速 ;
1 机械与电子22005 ( 5)
图3 电机驱动电路
2 系统软件设计
控制器的软件主要完成液晶显示 、 接受键盘输 入、 伺服电机匀速运行和气阀控制几项功能 ,包括主 ・2 9 ・
程序 、 键盘中断服务程序 、 定时器 T0 中断服务程序 及液晶显示子程序 . 在交流伺服电机控制系统中单 片机的主要作用是产生脉冲序列 , 它是通过 89C51 的 P3. 1 口发送的 . 系统软件编制采用定时器定时 中断产生周期性脉冲序列 ,不使用软件延时 ,不占用 CPU . CPU 在非中断时间内可以处理其它事件 , 唯 有到了中断时间 , 驱动伺服电机转动一步 . 因此定 时/ 计数器装入的时间常数的确定是程序的关键 . 下 面重点讨论时间常数的计算[ 3 ] . 由于定时/ 计数器以加 1 方式计数 ,假定计数值 为 X , 则应装入定时/ 计数器的初值为 a = 2 n - X , n 取决于定时/ 计数器的工作方式 . 每个机器周期 ( 设 为 T J ) 包括 12 个振荡周期 ,控制系统的晶振频率 ( 设为 F) 选为 12 M Hz . 则 12 12 (2 ) TJ = = = 1 μs F 12 × 106 定时时间为 : (3 ) T = X! TJ 应装入定时 / 计数器的初值为 :
1 机械与电子22005 ( 5)
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于位数 ,所以高分辨率不易得到 . 但是这种编码器即 使不动时也能输出绝对角度信息 , 主要用于全闭环 高级数控机床中 . 系统采用了增量式光电编码器的伺服驱动器 , 它的接线是 PUL S1 与单片机输出脉冲信号相连 , PUL S2 接 + 5 V 信号 , SIGN1 接方向信号 , SIGN2 接 + 5 V 信号 ,COM + ,COM - 分别接 + 24 V 电源 正负端 . SRV ON 与 COM - 相连 [ 1 ] . 这样 ,就完成 了位置控制模式下的基本连线 . 为了实现送粉的平稳性和实验的需要 , 同时选 用位置控制 ( 用于自动) 和速度控制 ( 用于手动 ) , 两 者可以通过开关自由切换 . 1. 1 驱动器有关参数设置 伺服驱动器有一系列参数 , 通过对这些参数的 设置和调整 ,可以改变伺服系统的功能和性能 . 为了 保证系统按照既定的方式运行 , 需要设置的用户参 数如下[ 1 ] : Pr02 设定为“ 3" ,即选用 2 种控制方式 ,一种为 位置控制 ,另一种为速度控制 .