步進電機控制體系設計中的單片機應用

劉娟

摘要：隨著經濟、科技的發展，我國在各方面的技術都得到了飛速提升，自動化控制技術技術其中之一，作為人們生產生活不可或缺的一部分，數控行業的發展尤其受到了重視，步進電機在工業領域中得到了廣泛的應用，它能夠將數字信號直接轉換成角位移，驅動速度和指令脈沖能夠同步，有著較高的定位精度，系統控制成本較低，在經濟型數控機床等領域應用廣泛。本文根據步進電機控制系統的內涵，闡述了步進電機系統的重要作用，提出了步進電機控制系統設計中的單片機的實際應用方式。

關鍵詞：步進電機;控制系統;單片機應用;功能設計

中圖分類號：TM383.6 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0009-01

0 引言

步進電機的控制，當前有很多種方法，PLC、運動控制卡以及單片機。在步進電機控制過程中，利用單片機進行設備控制，不僅可以節省很多成本，還能夠做好較強的保密措施，產品不容易被其他人所模仿。隨著我國科學技術的發展與進步，我國在步進電機控制系統的研究已經積累了部分的經驗，也研發出了專門的單片機控制研發體系，取得了顯著的成果。但目前對于單片機在步進電機控制系統中的功能參數控制體系還缺乏一定的研究，本文根據步進電機控制系統中的單片機應用，對整個控制過程提出了更多的可能，希望能夠給未來的應用開發提供一些可行性建議。

1 步進電機控制系統的內涵

步進電機控制系統（脈沖電動機）是對電機的運行參數進行有效的控制從而實現的整個設備的控制的一種基本方法，步進電機主要是對CP脈沖進行接收，然后轉換步進電機的順序為主，對信號進行攔截，環形分配器再將信號送入處理器進行放大，當信號達到一定值時，再送入推動級。其主要的功能是通過電脈沖信號的轉換對步進電機進行全方位的控制，從而提升設備的精確度，達到百分之百，實現0誤差。步進電機主要由電機、機械以及控制三個部分組成，其中電機和機械部分相對來說比較簡單，只需要按照電機的實際運行情況，來對整個系統進行控制，它們也是步進電機的主要核心部分。通過單片機對步進電機進行系統控制，不僅提升了脈沖控制速度，還促進了運行性能的提升，實現了步進電機各個器件更加穩定正常的運行。

2 步進電機系統的重要作用

現階段，由于多方面因素的影響，我國的數控技術相比起國外發達國家而言，還存在著一定的差距，利用率也較低。而經濟型數控在我國占據著重要的位置，也有著重要的影響，它以單片機為數控功能的核心，以步進電機為制作元件，不僅結構簡單，且價格成本低，很適合我國中小型企業生產使用。同時，對于控制系統的核心來說，對于步進電機系統的控制，主要是對整個運行的參數來實現控制的。其次，步進電機最大的作用是可以進行高精度的定位控制，在停止的狀態下，仍然具有激磁保持力，即使不利用機械式的剎車，也能自動停止。其次，隨著我國機電領域的發展，步進電機在數字控制的領域中都得到了廣泛的作用，不僅提升了工作效率，還實現了在辦公自動化設備中，對不同的場景，可以通過步進電機進行控制。此外，在經濟型數控系統中，很多的企業利用步進電機系統，不僅提高了系統的可靠性，還提升了企業的自動化控制水平和產品的精度。

3 步進電機控制系統設計中的單片機的實際應用方式

3.1 單片機對步進電機啟停的控制

步進電機其主要控制裝置為單片機，不僅控制性能良好，且適應性較強，是模擬控制過渡到數字控制的核心控制裝置，由于其成本低、體積小，成為了步進電機最好的控制方式。步進電機與傳統的繼電器相比，使用單片機系統對脈沖信號進行步進電機的啟停，首先平穩電流環，降低電機精度。同時，可以起到精準啟停和復位的作用，單片機在提供指令時可以記錄脈沖信號的累積量，利用定量反轉的方式來達到系統復位，更好的利于設備的重復使用。此外，單片機控制系統可以對啟停進行延時設置，為系統實現更多的功能提供了有利的保障。

3.2 對步進電機正反轉的控制

單片機對步進電機的正反轉控制，需改變模塊的脈沖信號的方向，來實現控制。同時，在控制步進電機正反轉過程中，單片機可以改變電流的通電方向，還能在反轉的過程中完成非周期性的反轉，利用固定的定位點斷電方式，實現相應功能的控制。

3.3 對步進電機速度的控制

對于單片機的步進電機系統的速度控制，有兩種方法可以確定脈沖頻率，一種是靠單片機的脈沖頻率來實現，即軟件延時法和定時器中，這兩種方法都可以對步進電機的速度進行有效的控制。同時，在步進電機系統設計中對單片機的應用，通過單片機對步進電機進行速度的控制，其主要目的是為了給電機提供更高的效能，設定具體的工作流程，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，從而達到提升工作效率的目的。這種控制模式一方面提升了整個工作任務的工作效能，另一方面提升了系統的精確度。

其次，利用微機對步進電機進加減速控制，實際上就是改變輸出脈沖分間隔時間，利用定時器終端的方式來控制步進電機的速度，其實是不斷的改變定時器的參數大小。另外，軟件延時方法主要是對延時程序進行調整利用，改變延時時間，實現速度控制，這種方法最大的應用特征是可以簡化程序的應用，在進行延時時間控制的過程中思路十分清晰，不容易出現程序的混亂，也不會占用硬件資源。軟件延時法的缺陷是增加了CPU的時間，這種方法只適合用于步進電機的簡單控制。

4 結語

總而言之，步進電機是一種利用脈沖信號改變運行參數的一種先進的電機系統，對步進電機進行主要控制的核心是單片機，是辦公制動化設備的主要技術，本文對步進電機控制設計的單片機應用進行了簡單的分析，總結了步進電機的基本功能和作用，也從參數的角度分析了單片機在步進電機的設計應用，為今后的相關設計和應用提供基礎理論和實踐指導。

參考文獻

[1] 王征.步進電機控制體系設計中的單片機應用研究[J].電子制作，2015（13）：87.

[2] 古志堅.基于單片機的步進電機控制系統研究[D].廣州：華南理工大學，2013.

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