单片机的电机控制系统设计范文

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《黑龙江科技信息杂志》2014年第十七期

1步进电机时如何进行工作的

步进电机的相关工作原理的根本，就是依靠对于电流的感应来运行，那么在这一基础上，步进电机也就无法脱离供电电路的运行支持，也就是把传统的直流电转化成为一定频率形式来进行供电，也只有在一段一段形式的直流电供应之下，才能够最大限度的保证电机始终处在正常状态下。这类特殊形式的供电形式被称之为是分时供电，而能够为步进电机提供分时供电的供电设备便是驱动器。在步进电机的内部结构可以划分成为定子、转子两个部分。步进电机中所存在的转子是以永磁体形式存在，相应的绕组直接固定在定子位置上。在钉子绕组上存在着直流电的情况下，依据相应的电磁感应原理来说，其电子的定子也就会产生一个完全固定方向的电磁场，在固定方向电磁场的影响之下，定子便开始进行转动，直到永磁体转子呈现出的磁场和定子磁场方向完全一致位置。在这一过程中，如果说电流再从另外一个方向的定子绕组流过，那么定子的磁场方向也会随之改变，转子做出对应的角度转变，周而复始的运动。因此，步进电机在实际使用的过程中，能够依据脉冲电流的频率状况，来完全改变定子绕组各个不同绕组电力顺序，进而使得电机转速、转动方向也为之改变。

2步进电机运动控制系统的原理

AT89C51单片机主要是利用复位、晶振的形式，来组成了整个控制系统中最小的应用系统，而将该应用系统接入到相应的电机驱动电路之后，并且保持和电机连接的物理架构连接，同时将时钟电路接入到其中，以便于获取脉冲信号，完成以上几个方面的配置工作后，便可以直接通过控制面板来针对单片机执行编程工作，进而使得整个系统都能够在相应的指令下完成系统控制。

3控制系统实现对步进电机运动控制的方法

从电机本身所表现出的相关运作方式可以明显的得出，该系统必须要保证能够满足就以下几个方面的功能需求：下达正转指令，电机匀速正转，直到下一个指令的传达；下达反转指令，电机匀速反转，直到下一个指令的传达；下达停止指令，电机停止转动，直到下一个指令的传达；下达加速指令，电机在当前运动状态下匀加速运转，直到下一指令的传达；下达减速指令，电机在当前运动状态下匀减速运转，直到下一指令的传达。为达成以上目的，我们需要分析单片机及最小应用系统在其中起到的具体作用。

3.1复位电路电机在工作前都处于一个初始的状态，一般都是静止状态。相应的，在CPU内也有一个使电机静止的初始状态。复位电路的作用就是通过对CPU的设定，使其恢复到初始状态，来完成对电机静止的操作，当控制系统运行出错时，也需要对其进行复位操作来使控制系统回归正常的工作状态。

3.2时钟电路步进电机的工作原理是将电脉冲信号转变成永磁体转子的旋转角度，而时钟电路的作用就是提供一个稳定的或者匀速变化的脉冲信号。当脉冲信号稳定时，步进电机就会做出匀速转动的工作状态。

3.3按键控制电路在正常生产工作时，步进电机需要通过外界控制来改变各种各样的工作状态，而按键控制电路就是向步进电机下达工作状态改变指令的输入端，通过对按键控制电路上相应的按键的操作，人们可以对控制系统下达相应的指令，使电机的工作状态发生改变。

3.4驱动电路控制系统的各部分功能已经清楚了，那么如何通过控制系统使电机完成各种工作状态，则是下面需要考虑的问题。以三相异步电动机为例，若使电机正向旋转，则需要在电动机的三相绕组上依次施加电脉冲信号，若三相绕组代号分别为X、Y、Z，则控制电机正转的脉冲信号次序为：X-XY-Y-YZ-Z-ZX-X，若控制电机反转，则相应的次序为X-XZ-Z-ZY-Y-YX-X。由此可得出，只要控制脉冲信号输出的顺序就可以对电机进行正、反转动的操作。所以，我们得出了对单片机进行编程的思路，即若控制电机匀速正传，则按下按键1，此时对CPU下达的指令是按照既定的正转脉冲次序输出脉冲信号；若控制电机匀速反转，则按下按键2，此时CPU下达的指令是按照既定的反转脉冲次序输出脉冲信号；若控制电机加速运转，则按下按键3，此时CPU令时钟电路缩短延时，来加大脉冲频率；若控制电机减速运转，则按下按键4，此时CPU令时钟电路加大延时，来减小脉冲频率；若控制电机静止，则按下按键5，此时单片机复位或者关闭P0端口。如此就完成了整个电机控制系统的基本设计。

4结束语

综上所述，上文所述系统是利用AT89C51单片机来完成了对于步进电机的运动控制系统设计，在这其中，由于单片机呈现出的相关特性影响，使得该系统能够有效的实现高速运行、操作便利、经济的电机控制模式。除此之外，只要针对该电机控制系统进行一定程度的改动之后，便可以将其直接利用到各个不同的电机型号之上，这意味着该电机控制系统有着极为广泛的使用范围，能够为我国工业生产体系的发展起到一定的推动作用。

作者：王海峰单位：哈尔滨智能热网工程有限公司