基于89C52步进电机调速、细分、测速系统-课设计报告

基于89C52步进电机调速、细分、测速系统

课程设计报告

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小组成员：PengSir

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目录

摘要 (1)

一系统简介 (1)

1.1步进电机工作原理简介 (1)

1.1.1步进电机基本参数 (2)

1.1.2步进电机细分简介 (3)

二系统方案 (4)

2.1控制器的选择 (4)

2.2电子驱动电路与细分的方案选择 (4)

2.3显示器的选择方案 (5)

2.4转速信号采集方案 (5)

2.5开发软件的选择 (5)

三模块介绍 (5)

3.1 STC89C52RC型单片机最小系统 (5)

3.2 TB6560AHQ驱动电路·········································································错误!未定义书签。

3.3 电源模块 (10)

3.4 ADC0804模块 (8)

3.5光电开关模块 (10)

四程序设计及流程 (10)

4.1 系统电路示意图····················································································错误!未定义书签。

4.2 程序设计 (11)

五实物图 (12)

六心得体会 (12)

参考文献 (14)

附录 (15)

摘要：在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作

用。步进电机作为最常见的一种电机，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，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。

本系统采用STC公司STC89C52RC芯片为核心进行设计，并配合THB6016H驱动芯片，合理利用了该芯片上丰富的资源，采用ADC0804做数据采集，作为输入指定转速。在数码管上対实时数据进行显示。单片机与74LS14用光耦连接，提高了抗干扰性，并且可以保护单片机。本系统完成了题目的全部基本要求和发挥部分要求，在整体上保证了设计任务的超额完成。

关键词：步进电机PWM 光电开关STC89C52RC THB6016H ADC0804

一系统简介

1.1 步进电机工作原理简介

步进电机属于实用的典型的机电一体化组件。它是一种将电脉冲信号转化为角位移或直线位移的执行机构。又可称脉冲电机或阶跃电机，国外常称为Step motor、Stepping motor、Stepper motor等等。当不见电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按照设定的方向转动一个固定的角度（称为“步据角”），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，从而达到确定的目的；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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有累积误差的特点，广泛运用于各种开环控制。步进电机问世以后，很快确定了自己的应用领域，应用发展己有约30年的历史。步进电机的种类根据自身的结构不同，可分为三大类：反应式(Ⅵt，也称磁阻式)、永磁式(PM)和混合式(HB)。

永磁式步进电机一般为两项，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；

反应式步进电机一般为三相，可以实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但是噪声和震动较大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上面有许多相磁力绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机兼有反应式和永磁式的双重优点，其自身阻尼作用较好，运行平稳，噪音低、低频振动小，目前混合式步进电机是应用最广泛的电机之一。步进电机的优缺点如下：

(1)在不失步的前提下步进电机的角位移与输入脉冲数严格的成正比，因此不存在累计误差，具有良好的跟随性。

(2)步进电机的动态响应快、易于启停、正反转及变速。

(3)可用数字信号直接进行开环控制，容易构成简单廉价但可靠的数字控制系统。同时，在要求高时它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。

(4)停止时具有自锁能力。

(5)速度可在相当宽围平滑调节。

(6)无刷，电机本体部件少，可靠性高。

(7)一般可以不用减速器而直接驱动负载。

(8)带惯性负载的能力较差。

(9)由于步进电机存在振荡和失步现象，因此必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。

(10)步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用普通的交直流电源驱动。

1.1.1 步进电机基本参数

(1)电机固有步进角

它表示控制系统每发出一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8（表示半步工作时为0.9度，整步工作时为1.8度），这个步踞角可以称为“电机固有步踞角”，它不一定是电机实际工作时的真正步进角，真正的步进角和驱动器有关。

(2)步进电机的相数

它是指电机部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四项、五相步进电机。电机相数不同，其步进角也不同，一般二相步进电机步进角为0.9/1.8、三相为0.75/1.5、无相为0.36/0.72.在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步进角的要求。如果使用细分驱动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需要在驱动器上改变细分数，就可以改变步进角。

(3)保持转矩

它是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最为重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持力矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持力矩就成为衡量步进电机最重要的参数之一。

1.2 步进电机细分简介