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单片机控制的步进电机驱动技术.doc

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单片机控制的步进电机驱动技术.doc

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山西机电职工学院

论文题目单片机控制的步进电机驱动技术

姓名 **

专业机电一体化

年级 2012 级

指导老师 **

2014 年 5 月 25 日

单片机控制的步进电机驱动技术

摘要

本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机控制 PWM 信号从而实现对步进电

机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统，

并且对 PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对 PWM 信号占空比进行

调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯

片 IR2110 作为步进电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电

路相结合完成了在主电路中对步进电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电

机对步进电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到 A/D 转换器，并

且最终作为反馈值输入到单片机进行 PI 运算，从而实现了对步进电机速度的控

制。在软件方面，文章中详细介绍了 PI 运算程序，初始化程序等的编写思路和

具体的程序实现。

关键词： PWM 信号测速发电机 PI 运算

1. 系统硬件电路的设计 ……………………………………………………1

1.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计……………………………1

1.1.1 系统总体设计框图 ……………………………………………………1

1.1.2 8051 单片机简介………………………………………………………1

1.1.3 单片机系统中所用其他芯片简介 …………………………………3

1.1.4 8051 单片机扩展电路及分析………………………………………5

1.2 PWM 信号发生电路设计…………………………………………………8

1.2.1 PWM 的基本原理…………………………………………………………8

1.2.2 PWM 信号发生电路设计………………………………………………8

1.2.3 PWM 发生电路主要芯片的工作原理………………………………10

1.3 功率放大驱动电路设计…………………………………………………12

1.3.1 芯片 IR2110 性能及特点……………………………………………12

1.3.2 芯片 IR2110 引脚图及功能…………………………………………12

1.4 主电路设计…………………………………………………………………15

1.4.1 延时保护电路 …………………………………………………………15

1.4.2 主电路 …………………………………………………………………15

1.4.3 输出电压波形 …………………………………………………………17

1.5 测速发电机 ………………………………………………………………17

1.6 滤波电路 …………………………………………………………………17

1.7 A/D 转换 …………………………………………………………………18

1.7.1 芯片 ADC0809 介绍………………………………………………………18

1.7.2 ADC0809 的引脚及其功能 …………………………………………18

2.直流调速系统 ………………………………………………………………20

2.1 直流调速系统概述 ………………………………………………………20

2.2 单闭环直流调速系统 ……………………………………………………20

2.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 ……………………22

总结 ……………………………………………………………………………29

致谢 ……………………………………………………………………………30

参考文献

题目：基于单片机实现步进电机 PWM 调速系统

1. 系统硬件电路的设计

1.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计

1.1.1 系统总体设计框图

图 1.1 系统总体设计框图

1.1.2 8051 单片机简介

1.8051 单片机的基本组成

8051 单片机由 CPU 和 8 个部件组成，它们都通过片内单一总线连接，其基

本结构依然是通用 CPU 加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上采用了

特殊功能寄存器的集中控制方法。其基本组成如下图所示：

8051

单

片

机

PWM 信号的产生与放

大

步进

电机

测速

发电机

滤波

电路

A/D

转换

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