1、基于單片機步進電機速度控制研究 本文對步進機一個全面的介紹，再基于單片機對步進電機的控制。本文采用硬件控制系統，通過單片機MC9S12XS128與光電編碼器對步進電機進行速度的控制。最后對步進電機的速度曲線進行研究。 步進電機又稱為脈沖電動機或者階躍電動機，作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用于各種自動化控制系統之中，比方當今電子鐘表、工業機械手、包裝機械和汽車制動元件的測試中等。步進電機在未來應用前景會往更加小型化、從圓形電動機往方形電動機和四相、五相往三相電動機開展。而這便需要對步進電機的控制提出了更高的要求。 1.步進電機綜合介紹 1.1.步進電機分類 步進電動機的種類很多

2、，從廣義上講，步進電機的類型分為機械式、電磁式和組合式三大類型。按結構特點電磁式步進電機可分為反響式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大類；按相數分那么可分為單相、兩相和多相三種。目前使用最為廣泛的為反響式和混合式步進電機。 1.1.1.反響式步進電機 反響式步進電機的轉子是由軟磁材料制成的，轉子中沒有繞組。一般為三相，可實現大扭矩的輸出，步進角一般為1.5度。它的結構簡單，本錢低，但噪音大。 1.1.2.永磁式步進電機 永磁式步進電機的轉子是用永磁材料制成，轉子本身就是一個磁源。轉子的極數和定子的極數相同，所以一般步距角比擬大，步進角一般為7.5度或15度。它輸出轉矩大，動態性能好，

3、消耗功率小，但啟動運行頻率較低，還需正負脈沖供電。 1.1.3.混合式步進電機 混合式步進電機綜合了反響式和永磁式兩者的優點。它分為兩相和五相，兩相的步進角一般為1.8度，而五相的步進角為0.72度。混合式與傳統的反響式相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發熱低。 目前使用最為廣泛的為反響式和混合式步進電機。 1.2.步進電機的工作原理 步進電機是將電脈沖信號轉化為角位移增量，也即是說，當步進驅動器接收到一個脈沖信號時，便驅動電機按照設定的方向轉動一定的角位移量。我們可以通過控制脈沖的個數來控制

4、步進電機的角位移量，通過控制脈沖的頻率來控制速度與加速度。 定子齒有三個勵磁繞組，其幾何軸線分別于轉子的軸線錯開。當A相通電時，由于定齒的A齒與轉子的1齒對齊，沒有切向力，轉子靜止，接著B相通電，轉子齒偏移定子一個角度，由于勵磁磁通力圖沿著磁阻最小的路徑通過，因此對轉子產生電磁吸力，迫使轉子齒轉過轉動，當轉子轉到定子齒對齊位置時，因轉子只受徑向力而無切向力的作用，故轉矩為零，轉子被鎖定在該位置上。綜上可得出，錯齒是促使步進機旋轉的根本原因。 在非超載的情況下，電機轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的脈沖數和脈沖頻率，而不受負荷變化的影響。本文是基于這個條件下進行步進電機速度控制研究。 2.步進電

5、機控制系統的研究 2.1.脈沖控制的方法 實現脈沖的分配的方法有兩種：軟件法和硬件法。軟件法在電機運行的過程中，要不停地產生控制脈沖，占用了CPU大量的時間，可能會使單片機無法進行其它工作，所以現在大局部都是采用硬件法。 2.2.控制系統硬件設計的研究 良好的驅動系統方案能強有力的支撐步進電機升降速曲線的設計。控制系統每發一個脈沖信號, 通過驅動器就能夠驅動步進電機旋轉一個步距角。步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。角位移量與脈沖個數相關。步進電機停止旋轉時，能夠產生兩種狀態：制動加載能夠產生最大或局部保持轉矩通常稱為剎車保持，無需電磁制動或機械制動及轉子處于自由狀態能夠被外部推力帶動輕松旋

6、轉。步進電機驅動器，必須與步進電機的型號相匹配。否那么，將會損壞步進電機及驅動器。電機驅動系統的性能直接影響和制約加減速曲線的效果。其 硬件方面，基于MC9S12XS128 16位MCU以及光電編碼器、步進電機驅動電路、單片機最小系統板電路支撐軟件平臺。 MC9S12XS128是飛思卡爾公司為本錢敏感型汽車車身電子應用而設計的16位微控制器，其相關特性足以滿足此控制系統的設計要求。MC9S12XS128 MCU主要特性： (1)S12X CPU， 最高總線速度40MHz； (2)2.128KB閃存，帶有錯誤校正功能ECC； 內容總結1基于單片機步進電機速度控制研究 本文對步進機一個全面的介紹，再基于單片機對步進電機的控制2它分為兩相和五相，兩相的步進角一般為1.8度，而五相的步進角為0.72度3混合式與傳統的