1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题题 目：目： 三相步进电机驱动器设计三相步进电机驱动器设计 学学 院：院： 机电工程学院机电工程学院 专业班级：专业班级： 机械工程及自动化机械工程及自动化 03 班班 指导教师：指导教师： 职称：职称： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 摘摘 要要 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
2、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 ULN2003AN 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，ULN2003AN 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 characteris
3、tics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive 三相双三拍工作方式 运行时，通电顺序为：AB-BC-CA-AB;三相六拍工作方式运行时，通电顺序为： A-AB-B-BC-C-CA-A,因此要输出相应的控制字进行控制。 2.1.3 步进电机的转向控制步进电机的转向控制 如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。 若步进电机的励磁方式为 三相六拍 ,即
4、A-AB-B-BC-C-CA。如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。其 他方式情况类似。 2.1.4 步进电机的启停控制步进电机的启停控制 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动 平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控 制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形 波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。 在步进电机停转时 , 为了防止因惯性而使电机轴产 生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的 转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。 2.1.5 步进电机的速度控制步进电机的速度控制 步进电动机运转的速度是由输入到 A、B、C 三相
5、绕组的频率所决定的。脉 冲的频率越高，电动机运转的速度越快，否则，速度就越慢。因而通过延时程序 控制输出脉冲的频率，就可以实现对步进电机速度的控制。 2.2 步进电机的驱动控制技术步进电机的驱动控制技术 在混合式步进电动机特点和工作原理的基础上，本章就步进电动机的驱动控 制技术进行了详细的分析和比较。首先介绍了传统的驱动方式:单电压驱动(包括 单电压串电阻驱动)、 双电压驱动(包括高低压驱动)和恒流斩波驱动的工作原理及 优缺点，然后重点介绍了细分驱动方式的原理及其模型。 2.2.1 一般驱动系统的组成结构一般驱动系统的组成结构 步进电动机不像直流电动机、交流电动机一样，它不能直接接到交直流电源
6、 上工作，而必须使用专用设备步进电动机驱动器。步进电动机驱动器系统的 性能，除与电动机木身的性能有关外，也在很大程度上取决于驱动器的优劣。因 此，对步进电动机驱动器的研究几乎是对步进电动机的研究同步进行的。 步进电动机驱动器的主要构成如图 2.1 所示，一般由环形分配器、信号处理 级、推动级、驱动级等各部分组成，用于功率步进电动机的驱动器还需要有多种 保护电路。 环形分配器用来接受来自控制器的 CP 脉冲，并按步进电动机状态转换表要 求的状态顺序产生各相导通或截止的信号。每来一个 CP 脉冲，环形分配器的输 出转换一次。同时，环形分配器还必须接受控制器的方向信号，从而决定其输出 的状态转换是按正序或者反序转换，决定了步进电动机的转向。因此，步进电动 机转速的高低、升速或降速、起动或停止都完全取决于 CP 脉冲的有无或频率的 高低。 信号放大与处理的作用是将环分输出信号加以放大， 变成足够大的信号送入 推动级
