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文档介绍
基于51单片机的步进电机直线插补
目录
第1章概述 2
第2章设计内容的介绍 3
3
4
5
7
第3章设计思路具体内容 7
7
7
按键电路 8
步进电机驱动电路 9
9
第四章程序设计 11
第五章总结 12
参考文献 13
附录 13
摘要
本设计为基于51单片机,利用两个四相八拍步进电机,实现四个象限中直线插补的过程。其中一个电机正反转实现X正负方向的插补,另一个电机正反转代表Y轴正负方向插补。并对该插补算法的原理及其实现过程进行了阐述,通过按键启动插补过程,插补结束后电机自动停止。通过LCD1602液晶实现插补过程中插补方向的显示,最终完成了步进电机的插补过程。
关键词步进电机直线插补液晶显示
概述
数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术,利用数字化信号对机床及其加工过程进行自动控制,主要用于数控机床、线切割机、焊接机、气割机以及低速小型数字绘图仪等。数控机床可以加工形状复杂的零件,具有加工精度高、生产效率高、便于改变加工零件品种等众多优点,是实现机床自动化的一个重要发展方向。
逐点比较法是数控机床在加工曲线时常用的一种方法,是常用的脉冲增量插补方法。它是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线,与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量,当脉冲当量足够小时,就可以达到相当高的加工精度。
步进电机是数字控制系统中非常重要的工具之一,它是一种将电脉冲信号变换成角位移的机电式数模转换器。它直接用数字信号驱动,使用非常方便。当步进电机接收计算机发来的指令脉冲后,步进电机会相应的转动,步进电机与数控系统的工具台相连,从而可以驱动***对工件进行切割。指令脉冲的数量决定道具的总移动量,指令脉冲的频率决定道具移动速度。这样,利用步进电机可以很容易的控制操作台进行工件的加工。
第2章设计内容的介绍
步进电机的工作就是步进转动,其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移。当给定一个脉冲信号,步进电机会转动一个角度,也就是步进角。步进电机的角位移量与脉冲数成正比,我们可以通过控制给定的脉冲个数,从而精确控制电机转动的角度。同样也可以通过控制脉冲频率控制它的转速,从而达到调速的目的。
如下所示的步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。
图2-1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图2-1 四相步进电机步进示意图
开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推,A、B、C、D
四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-2所示:
图2-2 步进电机工作时序波形图
步进电机的选择
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。
在本次课程设计中,我们小组选用的是28BYJ48型四相八拍的步进电机,供电电压为DC5V。
该步进电机有四根控制线,对应A-B-C-D,另一根为电源线。四根线排列方式为:A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……。当对步进电机施加控制脉冲时,它可以转动,四相八拍步进电机给定八个脉冲时,步进电机才会相应的转动一周。由于本电机采用的时减速电机,减速比为64:1,所以当内部转子转动64圈后,外部才会相应的转动一圈。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组,通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行, 28BYJ48步进电机四相八拍相序表如表1所示:
序号
四相通电情况
通电情况
1
0
0
0
1
01 H
2
0
0
1
1
03 H
3
0
0
1
0
02 H
4
0
1
1
0
06 H
5
0
1
0
0
04 H
6
1
1
0
0
0C H
7
1
0
0
0
08 H
8
1
0
0
1
09 H
表1 2
目录
第1章概述 2
第2章设计内容的介绍 3
3
4
5
7
第3章设计思路具体内容 7
7
7
按键电路 8
步进电机驱动电路 9
9
第四章程序设计 11
第五章总结 12
参考文献 13
附录 13
摘要
本设计为基于51单片机,利用两个四相八拍步进电机,实现四个象限中直线插补的过程。其中一个电机正反转实现X正负方向的插补,另一个电机正反转代表Y轴正负方向插补。并对该插补算法的原理及其实现过程进行了阐述,通过按键启动插补过程,插补结束后电机自动停止。通过LCD1602液晶实现插补过程中插补方向的显示,最终完成了步进电机的插补过程。
关键词步进电机直线插补液晶显示
概述
数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术,利用数字化信号对机床及其加工过程进行自动控制,主要用于数控机床、线切割机、焊接机、气割机以及低速小型数字绘图仪等。数控机床可以加工形状复杂的零件,具有加工精度高、生产效率高、便于改变加工零件品种等众多优点,是实现机床自动化的一个重要发展方向。
逐点比较法是数控机床在加工曲线时常用的一种方法,是常用的脉冲增量插补方法。它是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线,与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量,当脉冲当量足够小时,就可以达到相当高的加工精度。
步进电机是数字控制系统中非常重要的工具之一,它是一种将电脉冲信号变换成角位移的机电式数模转换器。它直接用数字信号驱动,使用非常方便。当步进电机接收计算机发来的指令脉冲后,步进电机会相应的转动,步进电机与数控系统的工具台相连,从而可以驱动***对工件进行切割。指令脉冲的数量决定道具的总移动量,指令脉冲的频率决定道具移动速度。这样,利用步进电机可以很容易的控制操作台进行工件的加工。
第2章设计内容的介绍
步进电机的工作就是步进转动,其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移。当给定一个脉冲信号,步进电机会转动一个角度,也就是步进角。步进电机的角位移量与脉冲数成正比,我们可以通过控制给定的脉冲个数,从而精确控制电机转动的角度。同样也可以通过控制脉冲频率控制它的转速,从而达到调速的目的。
如下所示的步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。
图2-1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图2-1 四相步进电机步进示意图
开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推,A、B、C、D
四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-2所示:
图2-2 步进电机工作时序波形图
步进电机的选择
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。
在本次课程设计中,我们小组选用的是28BYJ48型四相八拍的步进电机,供电电压为DC5V。
该步进电机有四根控制线,对应A-B-C-D,另一根为电源线。四根线排列方式为:A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……。当对步进电机施加控制脉冲时,它可以转动,四相八拍步进电机给定八个脉冲时,步进电机才会相应的转动一周。由于本电机采用的时减速电机,减速比为64:1,所以当内部转子转动64圈后,外部才会相应的转动一圈。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组,通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行, 28BYJ48步进电机四相八拍相序表如表1所示:
序号
四相通电情况
通电情况
1
0
0
0
1
01 H
2
0
0
1
1
03 H
3
0
0
1
0
02 H
4
0
1
1
0
06 H
5
0
1
0
0
04 H
6
1
1
0
0
0C H
7
1
0
0
0
08 H
8
1
0
0
1
09 H
表1 2
基于51单片机的步进电机直线插补 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.