【精编】步进电机的驱动技术.docx

第一章绪论自从上个世纪50年代以来，步进电动机就广泛的应用于数字控制的各个领域中。它凭借自身良好的性能和众多的优点。出世不久便一跃成为了机电一体化方面的宠儿。步进电机的工作原理基于最基本的电磁感应理论。它是将所受到的电流脉冲信号转化为角位移或是线位移的开环控制元器件。步进电机不能直接连接电源工作它必须使用专门的驱动器。步进电机驱动系统性能的优劣，往往取决于两个方面，电机的自身性能好坏与驱动器性能的优劣。必须将步进电机添加驱动器。驱动方式为脉冲信号，无脉冲，步进电机停止。添加适当的脉冲信号导致一定角度的旋转（称为步进角度）。转速与脉冲频率成正比。设计选取是型号为20BY30XN52步进电动机它的步进角速度为18度，自转一圈则为360度，那么将需要20个脉冲信号才能完成。步进电机同时拥有瞬间启动，急速停止的优秀性能。改变脉冲信号顺序，可以便捷地改变电机转动方向。第二章方案的论证与设计2.1单片机方案设计单片机是作为一个控制芯片，总共有40个IO口，它的内部存放着步进电机转角细分电流所需要的数据控波形图表，通过它内部查表所产生数字量化的信号经过DA转换，将数字信号转变为模拟信号，再经过斩波器将模拟的信号量转变成为PWM式的电流信号，再对四相型步进电动机转角过程进行均匀的细分与灵活控制。图2.1单片机系统方框图单片机是将拥有各功能的部件高度集成的电路芯片，体积也是最小的。所以芯片内部的布线非常短，但不影响它抗外部干扰的能力远远高于一般的CPU。因为单片机内部的程序指令，常数及表格等固化在ROM中所以不易被破坏，众多信号传输通道都在芯片内部，因此可靠性高。同时它的内部从硬件到软件都有一整套完备的按位操作系统，使它在控制系统中存在巨大的优势。为了满足对不同对象的控制要求，单片机指令系统都有着有极极其丰富的条件，如:分支转移的能力，I/O口的逻辑操作和位处理能力，非常适和用在专门的控制系统中。单片机不仅功能特别强大而且价格也十分的低廉，在控制领域有着得天独厚的优势。2.2方框图的设计根据设计要求，系统可细分为以下模块，如液滴速度测量模块，液位检测模块，键盘显示模块，电机系统控制（液滴速度控制）模块。,如图2-2。图2-2设计框图2.3本章小结本章节主要介绍本次毕业设计中单片机的长处，确定用单片机作为核心的数控稳压源，并对单片机的设计及原理给予全面分析。在下个章节中，将对该设计中各个单元电路的具体方案与元器件的选择作进一步阐述。第三章单元电路设计3.1单片机系统介绍3.1.1AG02R77单片机的基本组成AG02R77单片机由一个CPU和八个部分组成，全部通过连接到芯片的单个总线进行配置，但其基本结构仍然是普通CPU加外围芯片，然而在其功能单元的控制上采用了具有特殊功能寄存器集中控制的方法。其基本组成如下图所示：图3-1AG02R77单片机基本组成3.1.2CPU及8个部件的作用功能介绍如下AG02R77是一个8位80Z55微处理器，8KB程序闪存ROM，256字节的内部存储器（RAM），两个32字定时器和计数器部分是TO和T1,4个8位I/O端口：P0，P1，P2，P3，全双工UART串行通信端口等组件。单片机AG02R77空闲模式：CPU停止运行，同时允许RAM，T0和T1，串行端口以及系统继续运行。单片机AG02R77掉电模式：为了保存RAM的所有内容，振荡器立即停止工作并停止所有其他芯片功能运作，直到下一次硬件复位。微控制器AG02R77用于许多控制系统，以提供灵活和低成本的解决方案。充分利用片上资源，即使外围电路的数量非常少，可以形成功能更强大的超声波测距系统。3.1.3AG02R77单片机引脚图图3-2AG02R77单片机引脚图3.2单片机系统中所用其他芯片简介68674LS686片内是8个输出带三态门的D锁存器。其结构如下图所示：图3-374LS373片内三态门的D锁存器当使能端G为高电平时，锁存器的内容被更新，同时可以返回低电平时刻完成锁存。当此时芯片的输出端OE为低电平时，也就是说，当输出三态门的状态被释放时，锁存器的地址信息可以通过三态门。以下是其引脚图：图3-474LS37引脚图3.3程序存储器27128(1)芯片引脚图3-5程序存储器27128引脚图功能表3-1功能表3.4数据存储器6264（1）芯片引脚图3-6数据存储器6264芯片引脚（2）芯片功能表表3-2芯片功能表3.5AG02R77单片机扩展电路及分析图3-7