步进电机实时转速控制课程设计

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1、I 步进电机转速实时控制 摘要：步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的， 多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步 进电机分时供电的，多相时序控制器。 本设计采用电压为 DC12V 的四相八拍步进电机 35BYJ46 型电机，用 ULN2003 作为步进电动机驱 动电路主芯片，以 8255A 作为 8086 并行输出接口，8086 对步进电机的控制信号则通过 8255A 送到 ULN2003.关于转向与转速，通过查表的方式实现，以逐次递增方向查表，依次输出表中数据，则步 进电机正转；以逐次递减方向查表，则步进电机反转，

2、即通过一个表实现步进电机的正转与反转。 转速则通过调用延时子程序，当调用延时较长的子程序时，则步进电机转速慢，当调用延时较短的 子程序时，步进电机转速加快。 关键词：步进电机；ULN2003；8259A;转向；转速 . II 目 录 第 1 章 绪论 II 1.1 研究背景 1 1.2 选题的目的和意义 2 1.3 本课程设计的主要内容.2 第2章 步进电机转速实时控制.3 2.1 设计方案.3 2.2 硬件系统基本原理.3 2.2.1 步进电机 35BYJ463 1)励磁线圈及其励磁顺序3 2)四相步进电机工作原理示意图4 3)步进电机与 8255A接口关系5 4)步进电动机的速度控制 .5

3、 2.2.2 8255A 可编程并行接口芯片.6 1)8255 简介.6 2)8255 的编码与工作方式选择.7 2.3 软件框图8 2.4 软件清单.10 第3章 结束语.13 参考文献15 附录.16 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛用于工业机械的数字控制。步进 电机易于实现与计算机或其他数字元件接口,适用于数字控制系统. 步进电机只需采用最简单的开环 控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。 为了使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电 机环境，确定了设计

4、系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于 8255 芯片的四相步进电机的控 制系统。根据步进电机的励磁顺序列写控制步进电机顺序转动的输出的数据表，接着初始化 8255A 的工作方式根据要求调入函数输入数据完成正转、反转、开始、停止等功能。 步进电机是电机家族的“婴儿”，20 世纪 60 年代早期才开始流行。步进电机最早是在1920年代 由英国人所开发。1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更 为容易。往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应 性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器

5、中， 我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活 控制性场合步进电机用得最多。 步进电机的最初构想是作为昂贵的位置控制应用中伺服电机的低成本替代产品， 而新兴的计算机 工业迅速将其采用到外设应用当中。步进电机的主要优势在于能提供开环位置控制，而成本只是需 要反馈的伺服系统的几分之一。在过去，步进电机有时被误称为“数字”电机，因为它们常用正交方 波驱动。自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高，人们用它来驱动时钟和其他采用 指针的仪器，打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械 装置。此外作为执行元件，步进电机是

6、机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制 系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是机电数字控制系统中常用执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智 能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。 Intel 8086/8088 系列的可编程外设接口电路（Programmable Peripheral Interface)简称 PPI，型号为8255（改进型为8255A及8255A-5） ，具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/ 输出接口电路。它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强， 使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。 2 与一般的电机控制过程类似，在对本设计方案实施运转之前，首先需要研究系统的特性,过归纳 和抽象建立系统的数字模型。由步进电机定子和转子示意图（见工作原理）可见调节脉冲信号的频 率便可以改变步进机的转速，改变各相输入脉冲先后顺序，可以改变电机的旋转方向。 对于转速控 制：调节脉冲信号的频率便可以达到目的。 1.2 选题的目的和意义 步进电机