單片機的電機控制系統設計范文

本站小編為你精心準備了單片機的電機控制系統設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《黑龍江科技信息雜志》2014年第十七期

1步進電機時如何進行工作的

步進電機的相關工作原理的根本，就是依靠對于電流的感應來運行，那么在這一基礎上，步進電機也就無法脫離供電電路的運行支持，也就是把傳統的直流電轉化成為一定頻率形式來進行供電，也只有在一段一段形式的直流電供應之下，才能夠最大限度的保證電機始終處在正常狀態下。這類特殊形式的供電形式被稱之為是分時供電，而能夠為步進電機提供分時供電的供電設備便是驅動器。在步進電機的內部結構可以劃分成為定子、轉子兩個部分。步進電機中所存在的轉子是以永磁體形式存在，相應的繞組直接固定在定子位置上。在釘子繞組上存在著直流電的情況下，依據相應的電磁感應原理來說，其電子的定子也就會產生一個完全固定方向的電磁場，在固定方向電磁場的影響之下，定子便開始進行轉動，直到永磁體轉子呈現出的磁場和定子磁場方向完全一致位置。在這一過程中，如果說電流再從另外一個方向的定子繞組流過，那么定子的磁場方向也會隨之改變，轉子做出對應的角度轉變，周而復始的運動。因此，步進電機在實際使用的過程中，能夠依據脈沖電流的頻率狀況，來完全改變定子繞組各個不同繞組電力順序，進而使得電機轉速、轉動方向也為之改變。

2步進電機運動控制系統的原理

AT89C51單片機主要是利用復位、晶振的形式，來組成了整個控制系統中最小的應用系統，而將該應用系統接入到相應的電機驅動電路之后，并且保持和電機連接的物理架構連接，同時將時鐘電路接入到其中，以便于獲取脈沖信號，完成以上幾個方面的配置工作后，便可以直接通過控制面板來針對單片機執行編程工作，進而使得整個系統都能夠在相應的指令下完成系統控制。

3控制系統實現對步進電機運動控制的方法

從電機本身所表現出的相關運作方式可以明顯的得出，該系統必須要保證能夠滿足就以下幾個方面的功能需求：下達正轉指令，電機勻速正轉，直到下一個指令的傳達；下達反轉指令，電機勻速反轉，直到下一個指令的傳達；下達停止指令，電機停止轉動，直到下一個指令的傳達；下達加速指令，電機在當前運動狀態下勻加速運轉，直到下一指令的傳達；下達減速指令，電機在當前運動狀態下勻減速運轉，直到下一指令的傳達。為達成以上目的，我們需要分析單片機及最小應用系統在其中起到的具體作用。

3.1復位電路電機在工作前都處于一個初始的狀態，一般都是靜止狀態。相應的，在CPU內也有一個使電機靜止的初始狀態。復位電路的作用就是通過對CPU的設定，使其恢復到初始狀態，來完成對電機靜止的操作，當控制系統運行出錯時，也需要對其進行復位操作來使控制系統回歸正常的工作狀態。

3.2時鐘電路步進電機的工作原理是將電脈沖信號轉變成永磁體轉子的旋轉角度，而時鐘電路的作用就是提供一個穩定的或者勻速變化的脈沖信號。當脈沖信號穩定時，步進電機就會做出勻速轉動的工作狀態。

3.3按鍵控制電路在正常生產工作時，步進電機需要通過外界控制來改變各種各樣的工作狀態，而按鍵控制電路就是向步進電機下達工作狀態改變指令的輸入端，通過對按鍵控制電路上相應的按鍵的操作，人們可以對控制系統下達相應的指令，使電機的工作狀態發生改變。

3.4驅動電路控制系統的各部分功能已經清楚了，那么如何通過控制系統使電機完成各種工作狀態，則是下面需要考慮的問題。以三相異步電動機為例，若使電機正向旋轉，則需要在電動機的三相繞組上依次施加電脈沖信號，若三相繞組代號分別為X、Y、Z，則控制電機正轉的脈沖信號次序為：X-XY-Y-YZ-Z-ZX-X，若控制電機反轉，則相應的次序為X-XZ-Z-ZY-Y-YX-X。由此可得出，只要控制脈沖信號輸出的順序就可以對電機進行正、反轉動的操作。所以，我們得出了對單片機進行編程的思路，即若控制電機勻速正傳，則按下按鍵1，此時對CPU下達的指令是按照既定的正轉脈沖次序輸出脈沖信號；若控制電機勻速反轉，則按下按鍵2，此時CPU下達的指令是按照既定的反轉脈沖次序輸出脈沖信號；若控制電機加速運轉，則按下按鍵3，此時CPU令時鐘電路縮短延時，來加大脈沖頻率；若控制電機減速運轉，則按下按鍵4，此時CPU令時鐘電路加大延時，來減小脈沖頻率；若控制電機靜止，則按下按鍵5，此時單片機復位或者關閉P0端口。如此就完成了整個電機控制系統的基本設計。

4結束語

綜上所述，上文所述系統是利用AT89C51單片機來完成了對于步進電機的運動控制系統設計，在這其中，由于單片機呈現出的相關特性影響，使得該系統能夠有效的實現高速運行、操作便利、經濟的電機控制模式。除此之外，只要針對該電機控制系統進行一定程度的改動之后，便可以將其直接利用到各個不同的電機型號之上，這意味著該電機控制系統有著極為廣泛的使用范圍，能夠為我國工業生產體系的發展起到一定的推動作用。

作者：王海峰單位：哈爾濱智能熱網工程有限公司