单片机课程设计(论文-开关控制步进电机正反转

单片机课程设计(论文-开关控制步进电机正反转内容摘要：

时，上拉 2K的电阻较为合适，同时， COM 引脚应该悬空或接电源。 ULN2020 是一个非门电路，包含 7 个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA.， 9脚可以悬空。 比如 1 脚输入， 16脚输出，你的负载接在 VCC 与 16 脚之间，不用 9脚。 uln2020 的作用： ULN2020 是大电流驱动阵列 ,多用于单片机、智能仪表、 PLC、数字量输 出卡等控制电路中。 可直接驱动继电器等负载。 输入 5VTTL 电平，输出可达 500mA/50V。 ULN2020 是高耐压、大电流达林顿陈列 ,由七个硅 NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下 : ULN2020 的每一对达林顿都串联一个 的基极电阻 ,在 5V 的工作电压下它能与 TTL和 CMOS 电路 直接相连 ,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。 ULN2020 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品 ,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点 ,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 ULN2020 是高耐压、大电流、内部由七个硅 NPN 达林顿管组成的驱动芯片。 经常在以下电路中使用，作为： 显示驱动 7 继电器驱动 照明灯驱动 电磁阀驱动 伺服电机、步进电机驱动等电路中。 ULN2020 的每一对达林顿都串联一个 的基极电阻 ,在 5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来 处理的数据。 ULN2020 工作电压高，工作电流大，灌电流可达 500mA，并且能够在关态时承受 50V的电压，输出还可以 在高负载电流并行运行。 ULN2020 的封装采用 DIP— 16 或 SOP— 16 下表列出了该电机的一些典型参数： 型号 步距角 相数 电压 电流 电阻 最大静转矩 定位转矩 转动惯量 35BY48S03 4 12 47 180 65 有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为 12V，最大电流为，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ ULN2020）来作为驱动，通过 ~ 来控制各线圈的接通与切断，电路如图 3所示。 开机时， ~均为 高电平，依次将 ~ 切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。 如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。 步进电机 永磁式步进电机 下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例，来介绍如何用单片机控制步进电机。 图 三 是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有 5 根引出线。 要使用步进电机转动，只 8 要轮流 给各引出端通电即可。 将 COM端标识为 C，只要 AC、 C、 BC、 C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将 COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将 A、 、 B、 轮流接地。 图 三 35BY48S03 型步进电机的接线图 步进电机原理以及原理图 电路设计如图 四 所示。 K K2和 K3按钮开关分别接在单片机的 ～ 引脚上，作为控制信号的输入端，输入端直接采用 ULN2020 驱动电路控制步进电机的转向。 9 图四 开关控制 步进电机的电路原理图 功能说 明 单片机的 ～ 引脚分别接有按钮开关 K K2 和 K3，用来控制步进 电机的转向。 开始供电时，步进电机停止。 按 K1时，电动机正转；按 K2时，电动机反转。 按 K3时，电动机停止转动。 相数：产生不同对极 N、 S 磁场的激磁线圈对数。 常用 m表示。 10 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍运行方式即 AABBBCCCDDDAA. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用 θ 表示。 θ=360 度（转子齿数 J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为 50齿电机为例。 四拍运行时步距角为 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360 度 /（ 50*8） = 度（俗称半步）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的） 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。 此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。 步进电机动态指标及术语： 步距角精度： 步进电机每转过一 个步距角的实际值与理论值的误差。 用百分比表示：误差 /步距角 *100%。 不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在 5%之内，八拍运行时应在 15%以内。 失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。 称之为失步。 失调角： 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。 最大空载的运行频率： 11 电机在某种驱动形式 ，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。 运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。 如下图 五 所示： 图五 其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机。