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摘要：随着我国社会经济结构的不断优化与升级，加工制造工业得到了长足发展。加工制造工业体系的日益成熟，使得步进电机应用的范围越来越广泛，逐渐成为工业生产与社会生活过程中重要的工业组成。因此如何提升步进电机的性能，实现步进电机相关系统的科学设计，就成为现阶段必须要考虑的现实问题。本文旨在从单片机角度出发，在相关科学理论的之下，探究单片机在步进电机中的有效应用，以期在提升步进电机性能的同时，促进我国工业体系的健康快速发展。
关键词：单片机；步进电机；控制系统；应用方案
前言
步进电机作为一种开环控制元件，能够将电信号转变为线位移或者角位移。当进步电机接收到电信号之后，电机在电信号的驱动下，按照设定的技术参数进行旋转运动。在这一过程中，步进电机不仅仅实现电机的有效运动，还可有实现准确的角位移动控制，达到精确定位目的。步进电机凭借着自身的技术特性，被广泛的应用于机械制造、电机加工、计算机生产等诸多领域，但是从步进电机的实际情况来看，我国现有的步进电机在控制系统的精确度与稳定性方面存在着较大的缺陷。为了提升步进电机控制系统的有效性，我们将单片机引入到控制系统的设计当中，借助于单片机在信息处理上的巨大优势，提升步进电机控制系统的性能，满足社会经济发展对步进电机的客观需求。
1.单片机在步进电机中应用的意义
单片机作为一种集成电路芯片，在相关技术的支持下，实现了中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统以及定时器几大子系统的高度集成[1]。正是凭借着这种技术优势，单片机才能够与其他普通的逻辑芯片区别开来，从而承担起微型计算机的实用功能，具有十分强大的数据信息收集、处理与分析能力。因此将单片机在步进电机控制系统中的应用就有着十分巨大的现实意义。
1.1单片机在步进电机中的应用能够有效的提升步进电机的整体性能。步进电机为了实现自身的设计功能，满足社会经济生产的需要，会在设计与制造的过程中，会根据现实实际对步进电机的类型进行科学的选择，一般来说步进电机的种类有三种：反应式、永磁式、混合式[2]。虽然三种结构能够在很大程度上满足步进电机的使用性能，但是从实际使用情况来看，三种反应原理的单独使用，使得步进电机缺乏整体性，在不同程度上影响了步进电机的工作质量，无法真正意义上步进电机的控制性与准确性的优势，最终影响实际的使用效果。单片机则可以针对于步进电机的工作环境、运动特性、控制性能以及实际用途，进行局部的优化与升级，从而在一定程度上对步进电机控制系统的整体进行补强，增强了步进电机在结构上的一体性，从而大大提升步进电机的实际使用性能，保障了工业生产的顺利实现。
1.2单片机在步进电机中的应用大大降低步进电机的维护与保养成本，减少相关企业的资金投入。从实际情况来看，由于步进电机使用较为昂贵的材质制成，其在接受电信号脉冲以后，在长期的工作值周，运动轨迹会出现较为明显的变化[3]。这种运动轨迹变化的出现不仅仅会影响步进电机的实际使用效果，还会对步进电机的其他结构带来一定的影响，出现裂纹和记录差错等情况，这就增加了步进电机的维护压力，为了保证步进电机的安全使用，就需要按照一定的周期，进行定期的维护与保养，从而造成人力、物力与财力的浪费。单片机则能够从结构与功能上上，实现步进电机的协调，降低局部区域对电机整体的影响，最终能够有效地减少运动差错的出现，降低步进电机的维护与保养成本，减少资源的浪费。
2.单片机的步进电机中应用应遵循的原则
2.1单片机的步进电机设计应用必须要遵循科学性的原则。单片机的步进电机控制系统的设计应用在制造工业生产实践中的实现，要充分体现科学性的原则，只有从科学的角度进行工业生产的目标，步进电机反应的原理、单片机控制流程的制定以及生产硬件与软件构成式等多个方面进行细致而全面的考量。只有这样才能够最大限度的保证步单片机的步进电机控制系统的设计应用能够满足工业生产实践的要求，只有在科学精神、科学手段、科学理念的指导下，我们才能够以现有的技术条件为基础，进行单片机的步进电机控制系统的设计应用的科学探索与研究。
2.2单片机的步进电机的设计应用必须要遵循实用性的原则。工业生产项目作为人类改造自然环境的重要社会行为，对自然环境做出了巨大的改变，经历从无到有，从小到大的过程。而这一过程的实现就需要雄厚资金的支持，从实际来看，资金的稳定供应与否能够直接影响到单片机的步进电机控制系统的设计应用的质量与水平，因而单片机的步进电机控制系统的设计应用必须要遵循实用性的原则，最大限度降低工业生产的成本投入，降低步单片机的步进电机控制系统的设计应用方面的资金投入，从而能够将更多的资金利用与其他方面，保证我国现代化工业产业结构优化与升级的顺利进行。
3.单片机在步进电机的应用途径与方法
为了实现单片机在步进电机控制系统的科学高效应用，不仅仅需要我们在相关原则的指导下，采取多种方式，利用多种手段，从不同的层面上进行设计方案的有效探索，还需要从设计思路与设计语言上进行调整。
3.1进行步进电机控制系统的升级优化
为了实现单片机与步进电机之间的有机结合，需要工作人员对不仅电机控制系统进行必要的优化。对硬件系统进行优化设计步进电机控制系统主要由单片机、驱动芯片、电源以及时钟电路等几部分组成[4]，如下图所示：
借助于单片机内置的控制装置，通过硬件系统的合理设计，能够最大程度的提升步进机电使得步进电机在出现失控的状况时，能够恢复正常运转，并且硬件系统的优化，能够最大程度的发挥单片机的性能优势，从而有效地简化步进电机控制系统的构成，通过减少控制系统组成元器件的方式，降低步进电机的生产成本，提升步进电机的可靠性与稳定性。
3.2单片机复位电路的优化设计
为了保证步进电机的持续稳定工作，及时发现并排除步进电机在运行过程中出现的故障，就需要我们对单片机在步进电机控制系统设计的过程中，进行复位电路的科学设计[5]。一般来说为了实现步进电机的持续使用，会进行复位设计，通常情况下复位信号能够通过电路途径传递到触发器之中，使得步进电机在发生故障后，能够通过复位电路实现运动模式的重启，保证步进电机能够及时排除故障，实现电机的持续稳定工作。但是这种简单的复位设计并不能完全满足步进电机复位操作的需要。而单片机在步进电机控制系统的应用，能够有效地提升复位电路的性能，提升复位电路的可控性与科学性，为复位电路的优化设计提供了技术基础，在如下图所示：
单片机下的复位电路能够在步进电机出现断电之后，对步进电机电源的稳定性进行有效地检测，在这一模式下复位电路能够根据电源的实际情况，判断是否需要对复位信号进行撤销，从而能够防止电源不稳对步进电机带来不必要的伤害。[6]
结语
单片机的步进电机的科学高效英语，就需要我们立足于单片机的技术优势，在相关科学原则的指导下，从硬件选择与内部电路设计等多个方面进行有效的安排，通过硬件与软件的结合，最大程度的提升步进电机控制系统的使用效果，满足社会经济发展对步进电机的使用要求。
参考文献：
[1]姜培昌，卢军霞.赵庆志基于PCI-1750数据采集卡的步进电机控制系统设计[J].山东理工大学学报：自然科学版，2014，24（1）：93-95.
[2]张永华.步进电机运动控制系统硬件部分的设计[J].装备制造技术，2014（5）：71-72.
[3]马超，许言.基于DSP的多步进电机联动控制研究[J].信息技术，2015（10）：109-113.
[4]陈果.PLC控制步进电机分度的设计与实现[J].数控机床市场，2014（4）：89-90.
[5]黄法恒，刘利.基于单片机的步进电机升降速及精度控制研究[J].微电机，2015（3）：95-97.
论文作者:史龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/6
标签：步进电机论文; 单片机论文; 控制系统论文; 科学论文; 电路论文; 工业生产论文; 性能论文; 《基层建设》2017年第20期论文;