电机调速论文

导读:能驱动4相步进电机,缺点是如果用于驱动直流电机的话只能按一个方向转动,换向要改变电机的接法,因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的,所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键,因为所选电机是两相的,所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上,定时器定时来调整电机的转速,就可以改变定时初值从而改变了电机的转速,可以显示当前的电机转速和按钮状态,p0.0~p

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2.3、驱动电路的选择

使用达林顿驱动芯片ULN2003,2003为极电极开路驱动芯片,能驱动4相步进电机,他的每一对达林顿都串联一个2.7K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。ULN2003 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。缺点是如果用于驱动直流电机的话只能按一个方向转动。换向要改变电机的接法。

2.4、显示电路的选择

采用LED数码管显示,数码管显示在硬件连接方面显得较为复杂,在不同的应用场合下配合使用的芯片也不同,但是对于LCD液晶显示来说,在成本方面占较大优势。

由于本次设计只是在数码管上象征性地显示转速,对转速变化有一个感性的认识,对显示器件要求不高,因此最终选择LED数码管。

3、设计或实验过程论述

3.1、硬件电路的设计 3.1.1、硬件设计的总体方案

因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。

用单片机来产生这个脉冲信号,通过单片机的P1口输出脉冲信号,因为所选电机是两相的,所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。定时器定时来调整电机的转速,通过键盘的按钮,就可以改变定时初值从而改变了电机的转速,P0口接LED数码管,可以显示当前的电机转速和按钮状态,具体结构见图:

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p0.0~p0.7 AT89C51 单片机 p2.0~p2.3 四位数码显示管 步进电机 p1.0~p1.3 p3.0~p3.4 复位、正转、反转 加速、减速按钮

系统具体结构图

3.1.2、单片机最小系统

单片机最小系统包括始终振荡电路和复位电路,其电路图如图:

单片机最小系统图

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说明: ①复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合\电容电压不能突变\的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平;

②复位输入高电平有效,当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上的高电平,使单片机复位。此电路除具有上电复位功能外,若要复位只需按“RST”键,此电源Vcc经电阻分压,在RST端产生一个复位高电平;

③晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的方波便于12分频,方便定时操作);

④单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机; 注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行;

⑤电源部分:接+5伏特的电压。

3.1.3、按键部分

本次设计选用的是单片机的P3口来控制信号的输入,所以把按键开关和P3口连接起来,另一端接地。当按下其中一个开关时,P3.0~P3.4中的某一个I/O的电位被拉低,则单片机控制步进电机进行相应的动作。接线如图:

按键部分仿真图

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3.1.4、电机驱动芯片

本设计使用的是生活中被广泛使用的电机驱动芯片ULN2003AN ,ULN2003是一个7路反向器电路,即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平,当输入端为低电平时

ULN2003输出端为高电平,其内部结构及外形如图:

ULN2003的内部结构图

ULN2003 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:

①ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 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。

②ULN2003 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。驱动电路如图:

图电机驱动图

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3.1.7、显示部分

图3.8 4位数码管 数码管选用7段共阳4位LED,第一位显示电机的正反转状态,第一位显示“-”,第三、

四位显示电机的状态,显示如图:

3.1.8、硬件的焊接

步进电机的四线接法P1.0~A、P1.1~B P1.2~A’、P1.3~B’,整体的硬件仿真图如图:

系统整体仿真图

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