AT89C52单片机步进电机正反转以及调速系统设计+程序+电路图(3)

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1.4 课题研究的内容

在这篇设计中我选用的步进电机是三相六线制的步进电机。试验中控制步进电机的方法是理由单片机的I/O口发着脉冲信号，每发射出一个低电平信号，都能在对应的I/O口对应出来，然后步进电机通过ULN2003A驱动器接收到信号后驱动运转。驱动器每次接收到一个信号，就会驱动步进电机运转一个固定的角度，不会偏大也不会偏小，十分的精确，调速的时候是通过改变发射脉冲的频率，就可以实现步进电机的速度调试。本次毕业设计正是通过此方式，并且通过数码管显示其转动方向和转动速度的。数码管的第一位显示步进电机的是正转还是反转，第二位显示“-”，第三四位显示步进电机此刻运转的速度。方便快捷。

2 步进电机简介

2.1 步进电机的概念

步进电机是一种比较特殊的电动机，因为一般的直流电动机都是给一个脉冲信号就会连续运转的，但是步进电机步师这样的。顾名思义，步进电机就是一步一步的运转的电动机，意思就是给一个脉冲信号只会转动一个固定的角度，只有再给出下一个脉冲信号的时候，才会再次转动下一个固定的角度，而不同的步进电机所转动的固定的角度也都是不同的，例如永磁式步进电机一般转动的角度有两种，一种是7.5度，另一种是15度。反应式步进电机的角度是1.5度等等。所以当我们希望步进电机转动一个固定的角度的时候，我们必须知道它的步距角，只有知道步距角之后我们才能通过转动的时间来控制它转动的总的角度。并且可以通过控制脉冲频率来使电动机加速减速，从而达到调速的目的。

2.2 步进电机工作原理

一般的电动机的转子式永磁的，每次当定子绕组有电流通过的时候，电流做切割磁感线的运动，就会在相应的方向上产生磁场，并且这种电流产生的磁场又会带动电机中的转子的运动，使转子旋转一个角度，这个角度就会使得转子所产生的磁场和定子所产生的磁场在同一个方向上，并且这个状态是维持不变的，当转子磁场转动一个角度时，定子磁场也会随着转子磁场转动同样的角度，使方向一致，始终保持在一致的状态上。

2.3 步进电机的分类

步进电机通过构造分可以分为三类：反应式、永磁式、和混合式。

反应式：

反应式步进电机的优点有很多，例如步距角小，最小的时候能够达到1.2度，而且价格比较的便宜。但是缺点也很明显，就是性能很差，工作效率低，并且发热问题也是一个很大的缺陷。

永磁式：文献综述

相比较反应式步进电机，永磁式步进电机正好是它的反向弥补，永磁式步进电机性能好，输出的力矩大，而且有效的解决了发热的问题，不过这种步进电机不能够做到步距的精确，不够精确的问题也使得永磁式步进电机不能够适应小规模精确的工作。

混合式：

混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子采用永磁材料，转子和定子上均有小齿一提高步距精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构发杂，成本相对较高。

其中最被人们广为使用的是二相混合式步进电机，大约有百分之九十七的使用者会选择二相混合式步进电机，原因是二相混合式步进电机的性价比高，另外可以配上细分驱动器后更加运转效果好。二相混合式步进电机的基本步距角约为1.8度每步。如果配上半步驱动器后，步距角更是变为原来的一半，若是配上细分启动器后步距角更是能达到原来的256倍。是一种非常实用且价格合适的电动机。