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摘要：数字化电机控制技术的发展使得电机这一古老的机电能量转换装置得到新的发展和广泛的应用，并极大地提高了工农业生产效率，改善了人民的生活水平。步进电动机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转一个角度，因此非常适合于单片机控制。为了提高步进电机控制系统的动态性能和控制精度提出基于单片机的步进电机控制系统设计方法，包括系统硬件、软件及加减速控制算法的设计。
关键词：单片机；步进电机；位置控制；加减速控制
一、引言
随着微电子技术的发展，数字信号处理器以其强大的运算处理能力，较高的控制精度而在自动控制系统中普遍使用。为了提高步进电机的控制性能和精度，本文以单片机AT89C51为控制核心，实现了三相反应式步进电机控制系统的设计。
二、步进电动机控制
步进电动机是数字控制系统中一种十分重要的自动化执行元件，在工业自动化装备，办公自动化设备中有着广泛的运用，近年来，控制技术、计算机技术以及微电子技术的迅速发展，有力地推动了步进电动机控制技术的进步，提高了步进电动机运动控制装置的应用水平。过去电动机的控制多用模拟法，随着计算机应用技术的迅速发展，电动机的控制也发生了深刻的变化，步进电机常常和计算机一起组成高精度的数字控制系统。模拟控制已经逐渐被使用单片机为主的混合控制和全数字控制所取代。
三、系统硬件设计
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行机构，其转子角位移与输入脉冲的频率成正比，通过改变脉冲频率可以实现大范围的调速；同时，步进电机易于与计算机和其他数字元件接口，因此被应用于各种数字控制系统中，本设计的步进电动机控制系统由单片机（控制电路），脉冲分配电路、功率放大电路（驱动电路）、步进电动机及电源系统组成组成。系统结构框图如图1所示。
图2 8713脉冲分配器与单片机接口图
四、系统软件设计
步进电机存在启动时失步，停止时振荡现象，这是影响步进电机控制精度的主要原因。因此，软件设计主要介绍步进电动机位置控制和加、减速控制及程序实现。
（一）位置控制
（1）位置控制设计
步进电动机每走一步，步数减1，如果没有失步的存在，当执行机构到达目标位置时，步数正好为0。因此，用步数等于0来判断是否移动到目标位置，作为步进电动机停止运行信号。绝对位置参数可作为人机对话的显示参数，或作为其他控制目的的重要参数，它与步进电动机的转向有关，当步进电动机正转时，步进电动机每走一步，绝对位置加1，当步进电动机反转，绝对位置随每次步进减1。硬件连接如图2所示。
（2）位置控制设计程序实现
中断服务子程序框图，如图3所示，每次中断仍然改变一次P1.0的状态，每两次中断步进电动机才走一步。
图4 指数加减速曲线图
（2）加减数控制程序实现
定时常数系列存放在单片机的ROM中。初始R3=35H，R1，R2都有初使值。加减速程序框图如图5所示：
图5 加减速程序框图
五、总结
本文描述了步进电机控制电路硬件电路的设计，实现了步进电机位置控制和加减速控制的软件设计，通过实践，能够达到预期的控制效果，并且稳定可靠。
参考文献
[1]许晓蜂,电机及拖动,高等教育出版社，2007.
[2]刘亚东,步进电机速度的精确控制,上海交通大学出版社，2001.
[3]王晓明.电动机的单片机控制。[M]。北京航天航天大学出版社，2007
作者简介
曾一新，男，讲师，本科，研究方向：机电控制技术。
论文作者:曾一新
论文发表刊物:《防护工程》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/2
标签：步进论文; 电动机论文; 单片机论文; 步进电机论文; 位置论文; 控制系统论文; 框图论文; 《防护工程》2017年第30期论文;