步進(jìn)電機(jī)控制體系設(shè)計(jì)中的單片機(jī)應(yīng)用

劉娟

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，我國在各方面的技術(shù)都得到了飛速提升，自動(dòng)化控制技術(shù)技術(shù)其中之一，作為人們生產(chǎn)生活不可或缺的一部分，數(shù)控行業(yè)的發(fā)展尤其受到了重視，步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，它能夠?qū)?shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成角位移，驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能夠同步，有著較高的定位精度，系統(tǒng)控制成本較低，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文根據(jù)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)涵，闡述了步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的重要作用，提出了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī);控制系統(tǒng);單片機(jī)應(yīng)用;功能設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM383.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）12-0009-01

0 引言

步進(jìn)電機(jī)的控制，當(dāng)前有很多種方法，PLC、運(yùn)動(dòng)控制卡以及單片機(jī)。在步進(jìn)電機(jī)控制過程中，利用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)備控制，不僅可以節(jié)省很多成本，還能夠做好較強(qiáng)的保密措施，產(chǎn)品不容易被其他人所模仿。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，我國在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)積累了部分的經(jīng)驗(yàn)，也研發(fā)出了專門的單片機(jī)控制研發(fā)體系，取得了顯著的成果。但目前對(duì)于單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中的功能參數(shù)控制體系還缺乏一定的研究，本文根據(jù)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中的單片機(jī)應(yīng)用，對(duì)整個(gè)控制過程提出了更多的可能，希望能夠給未來的應(yīng)用開發(fā)提供一些可行性建議。

1 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)涵

步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)（脈沖電動(dòng)機(jī)）是對(duì)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效的控制從而實(shí)現(xiàn)的整個(gè)設(shè)備的控制的一種基本方法，步進(jìn)電機(jī)主要是對(duì)CP脈沖進(jìn)行接收，然后轉(zhuǎn)換步進(jìn)電機(jī)的順序?yàn)橹?，?duì)信號(hào)進(jìn)行攔截，環(huán)形分配器再將信號(hào)送入處理器進(jìn)行放大，當(dāng)信號(hào)達(dá)到一定值時(shí)，再送入推動(dòng)級(jí)。其主要的功能是通過電脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)換對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行全方位的控制，從而提升設(shè)備的精確度，達(dá)到百分之百，實(shí)現(xiàn)0誤差。步進(jìn)電機(jī)主要由電機(jī)、機(jī)械以及控制三個(gè)部分組成，其中電機(jī)和機(jī)械部分相對(duì)來說比較簡單，只需要按照電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，來對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，它們也是步進(jìn)電機(jī)的主要核心部分。通過單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制，不僅提升了脈沖控制速度，還促進(jìn)了運(yùn)行性能的提升，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)各個(gè)器件更加穩(wěn)定正常的運(yùn)行。

2 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的重要作用

現(xiàn)階段，由于多方面因素的影響，我國的數(shù)控技術(shù)相比起國外發(fā)達(dá)國家而言，還存在著一定的差距，利用率也較低。而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控在我國占據(jù)著重要的位置，也有著重要的影響，它以單片機(jī)為數(shù)控功能的核心，以步進(jìn)電機(jī)為制作元件，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且價(jià)格成本低，很適合我國中小型企業(yè)生產(chǎn)使用。同時(shí)，對(duì)于控制系統(tǒng)的核心來說，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的控制，主要是對(duì)整個(gè)運(yùn)行的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)控制的。其次，步進(jìn)電機(jī)最大的作用是可以進(jìn)行高精度的定位控制，在停止的狀態(tài)下，仍然具有激磁保持力，即使不利用機(jī)械式的剎車，也能自動(dòng)停止。其次，隨著我國機(jī)電領(lǐng)域的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)在數(shù)字控制的領(lǐng)域中都得到了廣泛的作用，不僅提升了工作效率，還實(shí)現(xiàn)了在辦公自動(dòng)化設(shè)備中，對(duì)不同的場(chǎng)景，可以通過步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。此外，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，很多的企業(yè)利用步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還提升了企業(yè)的自動(dòng)化控制水平和產(chǎn)品的精度。

3 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用方式

3.1 單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)啟停的控制

步進(jìn)電機(jī)其主要控制裝置為單片機(jī)，不僅控制性能良好，且適應(yīng)性較強(qiáng)，是模擬控制過渡到數(shù)字控制的核心控制裝置，由于其成本低、體積小，成為了步進(jìn)電機(jī)最好的控制方式。步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的繼電器相比，使用單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的啟停，首先平穩(wěn)電流環(huán)，降低電機(jī)精度。同時(shí)，可以起到精準(zhǔn)啟停和復(fù)位的作用，單片機(jī)在提供指令時(shí)可以記錄脈沖信號(hào)的累積量，利用定量反轉(zhuǎn)的方式來達(dá)到系統(tǒng)復(fù)位，更好的利于設(shè)備的重復(fù)使用。此外，單片機(jī)控制系統(tǒng)可以對(duì)啟停進(jìn)行延時(shí)設(shè)置，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的功能提供了有利的保障。

3.2 對(duì)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制

單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，需改變模塊的脈沖信號(hào)的方向，來實(shí)現(xiàn)控制。同時(shí)，在控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)過程中，單片機(jī)可以改變電流的通電方向，還能在反轉(zhuǎn)的過程中完成非周期性的反轉(zhuǎn)，利用固定的定位點(diǎn)斷電方式，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的控制。

3.3 對(duì)步進(jìn)電機(jī)速度的控制

對(duì)于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的速度控制，有兩種方法可以確定脈沖頻率，一種是靠單片機(jī)的脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)，即軟件延時(shí)法和定時(shí)器中，這兩種方法都可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行有效的控制。同時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用，通過單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行速度的控制，其主要目的是為了給電機(jī)提供更高的效能，設(shè)定具體的工作流程，并且分析出工作荷載。再利用荷載的距離，再劃分出加速和減速的精度，從而達(dá)到提升工作效率的目的。這種控制模式一方面提升了整個(gè)工作任務(wù)的工作效能，另一方面提升了系統(tǒng)的精確度。

其次，利用微機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)加減速控制，實(shí)際上就是改變輸出脈沖分間隔時(shí)間，利用定時(shí)器終端的方式來控制步進(jìn)電機(jī)的速度，其實(shí)是不斷的改變定時(shí)器的參數(shù)大小。另外，軟件延時(shí)方法主要是對(duì)延時(shí)程序進(jìn)行調(diào)整利用，改變延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)速度控制，這種方法最大的應(yīng)用特征是可以簡化程序的應(yīng)用，在進(jìn)行延時(shí)時(shí)間控制的過程中思路十分清晰，不容易出現(xiàn)程序的混亂，也不會(huì)占用硬件資源。軟件延時(shí)法的缺陷是增加了CPU的時(shí)間，這種方法只適合用于步進(jìn)電機(jī)的簡單控制。

4 結(jié)語

總而言之，步進(jìn)電機(jī)是一種利用脈沖信號(hào)改變運(yùn)行參數(shù)的一種先進(jìn)的電機(jī)系統(tǒng)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行主要控制的核心是單片機(jī)，是辦公制動(dòng)化設(shè)備的主要技術(shù)，本文對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)的單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)行了簡單的分析，總結(jié)了步進(jìn)電機(jī)的基本功能和作用，也從參數(shù)的角度分析了單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，為今后的相關(guān)設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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The Application of? Single Chip Microcomputer in the Design of

Step Motor Control System

LIU Juan

（Hunan Software Vocational College，Xiangtan? Hunan? 411100）

Abstract：With the development of economy and science and technology， the technology in all aspects of our country has been improved rapidly. As an indispensable part of people's production and life， the development of numerical control industry has been paid special attention to. Stepping motor has been widely used in the industrial field. It can directly convert digital signal into angular displacement and drive Speed and command pulse can be synchronized， with high positioning accuracy， low cost of system control， which is widely used in economic CNC machine tools and other fields. According to the connotation of stepping motor control system， this paper expounds the important role of stepping motor system， and puts forward the practical application mode of SCM in the design of stepping motor control system.

Key words：stepping motor; control system; SCM application; function design