三自由度步进电机控制电路

三自由度步进电机控制电路三自由度步进电机控制电路自动化综合课程设计题目: 三自由度步进电机逻辑电路控制器二级学院电子信息与自动化专业自动化班级 110070103 学生姓名余思乐学号 11007990734 学生姓名王振学号 11007990727 学生姓名张超学号 11007990735 学生姓名吴华龙学号 11007990728 指导教师张莲时间: 2014.12.30-2014.1.17 考核项目平时成绩20分设计50分答辩30分得分总分考核等级教师签...

三自由度步进电机控制电路自动化综合课程设计题目: 三自由度步进电机逻辑电路控制器二级学院电子信息与自动化专业自动化班级 110070103 学生姓名余思乐学号 11007990734 学生姓名王振学号 11007990727 学生姓名张超学号 11007990735 学生姓名吴华龙学号 11007990728 指导教师张莲时间: 2014.12.30-2014.1.17 考核项目平时成绩20分设计50分答辩30分得分总分考核等级教师签名摘要步进电机是一种将电脉冲转换成相应角位移或线位移的电磁式机械装置，也是一种能把输出机械位移增量和输入数字脉冲对应的驱动器件。本次设计采用数字电路设计步进电机的控制电路，用555构成脉冲触发电路，并用74LS161对脉冲进行分频处理，再用集成芯片构成脉冲分配器对三个步进电机进行转速、正向反向等控制。关键字:步进电机、角位移、脉冲、分频、转速、正向反向一、概述 1.意义随着现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代。电子技术的应用越来越广泛,成为我们生活中不可或缺的部分。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本设计可以通过数字电流实现三自由度步进电机控制其转速换向等功能。 2、课设目的 (1) 对数字电路有了进一步的了解。 (2)对各电路器件(如:与非门和555定时器等)及原理有了更深一层次的认识。 (3)对步进电机的工作原理有了一定的认识。二、技术要求 (1)利用逻辑电路器件设计步进电机控制器。 (2)能对步进电机进行分档调速。 (3)能实现步进电机的换向控制。三、器件清单课程设计元器件清单一览表题目名称:三自由度步进电机逻辑电路控制器组员名单:王振、余思乐、张超，吴华龙序号品名型号规格参数封装数量单位 1 单片机 STC89C52 1 只 2 四位共阴极数码管 2 块 3 按键 5 个 4 锁存器 74HC573、 20-DIP 1 个 5 译码器 74HC138 2 个 6 晶振 12MHz 1 个 7 电阻 10kΩ 12 个 8 电容 30pf 2 个 9 电容 10uf 1 个 10 导线若干条 11 焊锡若干条 12 电烙铁 1 个 13 万能板 2 块 14 万用表 1 个四、硬件电路设计及描述 1、方案及设计要求设计要求: (a)利用逻辑电路器件设计步进电机控制器。 (b)能对步进电机进行分档调速。 (c)能实现步进电机的换向控制。方案:设计了一种由555和74LS161芯片组成的三自由度步进电机的控制系统，再由该系统采用弱电电路来控制强电电路, 首先由脉冲发生器发出一系列频率可调的脉冲波，然后由脉冲分配器将脉冲分配给步进电动机的每一相，通过脉冲的改变来实现步进电机的转动。这里用555产生脉冲信号，并且用其他集成芯片构成脉冲分配电路对步进电机进行控制。改变相线通电顺序可改变定子磁场旋转的方向,从而达到控制步进电动机正反转方向控制。 2、仿真图五、单元电路设计与分析 1 、多谐振荡电路多谐振荡电路是由NE555定时器构成，产生的连续脉冲用来控制74LS190加减计数器的脉冲端。NE555构成的多谐振荡电路图及波形图如图3.1所示。图3.1 NE555多谐振荡电路与波形图如图3.1a图所示电路由采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调节滑动变阻器R1可以改变时间常数，从而改变连续脉冲的周期和脉宽。工作原理: 1Uc由图3.1 b图所示当电容C两端的电压略小于，Uo输出高电平，Ucc3电源通过R1、R2给电容C充电。随着充电的进行Uc逐渐增高，但只要 12，输出电压Uo就一直保持高电平不变。当电容C上的电压Ucc,Uc,Ucc33 2Uc略超过时输出电压Uo从原来的高电平转到低电平。此时电容C通过R2Ucc3 放电，随着电容C放电，Uc下降。振荡周期T的计算公式: T,0.7(R1，2R2)C………2.1 脉冲宽度计算公式: Tw,0.7(R1，R2)C………2.2 2 、步进电机信号控制电路此控制电路通过三个74LS161进行555发出脉冲电路分频这一部分是整个电路的关键所在，这里利用4个逻辑与非门和1个74LS161和1个74LS138来实现脉冲分配。对步进电机的速度控制，即对其三个绕组的通电方式进行控制，步进电机的转动顺序:A-AB-B-BC-C-CA-A，其逻辑表示为:A=100，AB=110，B=010，BC=011，C=001，CA=101。由此实现电机的步进，从而实现对步进电机的速度进行控制。由74LS161输出的逻辑信号为Q1、Q2、Q3，经74LS138和与非门译码后输出A、B、C的六拍工作状态真值表，如表所示。 Q1 Q2 Q3 A B C 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1

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