单片机的步进电机细分驱动系统设计+PCB电路图(2)

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2.2.2 两相混合式步进电机运行原理 9

2.3 两相混合式步进电机通电方式 10

2.4 两相混合式步进电机数学模型 11

3 两相混合式步进电机细分驱动技术 14

3.1 细分驱动技术 14

3.1.1 细分驱动的基本原理 14

3.1.2 细分驱动特点 15

3.2 步进电机细分控制策略 16

3.2.1 细分控制函数 16

3.2.2 细分电流波形 18

3.3 正弦脉宽调制技术原理及控制方式 19

3.3.1脉宽调制技术（PWM）基本原理 19

3.3.2 SPWM波的生成 21

4 两相混合式步进电机控制系统硬件电路的设计 21

4.1 开发环境简介 22

4.2 系统架构 22

4.3 微处理器简介 23

4.4 系统硬件电路设计 24

4.4.1 电源/JTAG在线编程电路 24

4.4.2 时钟/复位电路 25

4.4.2 矩阵式键盘 26

4.4.3 LED显示电路 27

4.4.4 驱动电路 28

5 两相混合式步进电机控制系统的软件设计 30

5.1 系统软件总体设计 30

5.2 步进电机细分驱动程序设计 32

5.2.1 单片机产生SPWM波 32

5.2.2 PWM脉冲序列的生成 34

5.2.3 脉冲序列的分配 35

5.3 步进电机LED显示和按键处理程序设计 37

5.3.1 按键检测及处理程序 37

5.3.2 LED显示程序 40

6 仿真结果及分析 41

6.1 SPWM波 41

6.2 系统设计可行性验证 44

6.3 设计中遇到的问题及分析 45

结论 47

致谢 48

参考文献 49

附录A 51

1 绪论

1.1 步进电机的发展及应用概述

步进电机是一种将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移的执行元件，即给一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步，因此又称为脉冲电动机。步进电机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成正比，转速或线速度与输入脉冲频率成正比，其旋转方向取决于对其各相绕组通电顺序。在负载能力范围内，这些比例关系不因电源电压、负载的大小、环境条件的波动而变化。它每转一周都有固定的步数，在不丢步的情况下运行时，误差不会累积，开环运行可靠，因而可适用于位置开环控制系统中作执行元件，使控制系统大大简化[1]。在采用位置或速度反馈后也可用于闭环控制系统，增强系统的鲁棒性。同时由于不需要信号变换，可直接将数字电脉冲作为步进电机的驱动信号，符合现代数字化控制趋势，因此步进电机有着广泛的发展前景。