基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)

羅冬華

摘 要：步進(jìn)電機(jī)在現(xiàn)階段的社會實(shí)踐中有重要的應(yīng)用，討論步進(jìn)電機(jī)的具體使用可以明確其使用規(guī)范、這對于步進(jìn)電機(jī)的利用價(jià)值提升有重要的意義。基于步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用案例做分析可知其轉(zhuǎn)角定位控制會影響到自身的使用效果，所以在步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中會著重分析其轉(zhuǎn)交定位給控制系統(tǒng)。資料顯示，單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮著顯著的作用，所以文章基于單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)做全面的分析與討論，旨在更加深入的認(rèn)識該系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的利用優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);步進(jìn)電機(jī);轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)

步進(jìn)電機(jī)在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用，明確步進(jìn)電機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中的價(jià)值，了解其使用的規(guī)范程序，這于步進(jìn)電機(jī)的合理應(yīng)用有顯著的效果。針對步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐做分析可知其轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)的作用發(fā)揮效果和自身的價(jià)值體現(xiàn)有顯著的關(guān)系，所以在諸多應(yīng)用中，需要基于生產(chǎn)實(shí)踐對自身的轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)做優(yōu)化和調(diào)整。在系統(tǒng)優(yōu)化和調(diào)整的過程中，單片機(jī)的利用會讓系統(tǒng)優(yōu)化效果更佳，因此在單片機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)上討論研究步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)，這可以為系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和建設(shè)實(shí)施提供更有效的參考與幫助，以下是基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)分析。

一、轉(zhuǎn)角控制硬件電路設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用需要明確轉(zhuǎn)角控制的基本原理，還要對硬件電路的設(shè)計(jì)有全面的了解，所以做好相關(guān)分析現(xiàn)實(shí)意義顯著。

（一）轉(zhuǎn)角控制工作原理

基于單片機(jī)的具體利用對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)做詳細(xì)的分析可知其基本控制原理為：單片機(jī)的定時(shí)器中斷可以產(chǎn)生驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動信號，該信號利用可以使步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)角位移。分析步進(jìn)電機(jī)的現(xiàn)實(shí)利用，角度編碼器會與其轉(zhuǎn)軸連接，所以當(dāng)步進(jìn)電機(jī)處在不同位置的時(shí)候，其可以產(chǎn)生與角度具有對應(yīng)性的電壓輸出。電壓信號被送入到單片機(jī)之后，單片機(jī)會利用自帶的A/D轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)模擬電壓量的數(shù)字化。利用大量的實(shí)驗(yàn)測試分析角度值與轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量對應(yīng)關(guān)系，然后基于MATLAB軟件做角度和A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字量之間的函數(shù)關(guān)系擬合。基于擬合的函數(shù)關(guān)系對單片機(jī)然間程序當(dāng)中的驅(qū)動脈沖信號等進(jìn)行修正控制，這樣可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的角度控制。總而言之，對轉(zhuǎn)角控制工作的原理做詳細(xì)的分析，了解控制工作實(shí)施的具體過程和細(xì)節(jié)，這對于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化有重要的意義。

（二）電路設(shè)計(jì)

在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，要保證應(yīng)用效果，需要有穩(wěn)定的可利用電路，所以做好電路的設(shè)計(jì)也非常的必要。基于實(shí)踐分析可知在硬件電路的具體設(shè)計(jì)中，以下內(nèi)容要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

第一是角度輸入電路的預(yù)設(shè)。此電路設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的手段為按鍵控制。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，可以基于單片機(jī)的端口線構(gòu)建鍵盤，然后配置按鍵，之后利用按鍵進(jìn)行期望的旋轉(zhuǎn)角度值輸入并對系統(tǒng)進(jìn)行操控。具體的操控包括了正反控制命令、啟停控制命令以及加減速的控制命令。

第二是角度檢測模塊電路的設(shè)計(jì)。該電路的設(shè)計(jì)需要將角度傳感器和步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，與角度相對應(yīng)的電壓信號需要送入到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端。

第三是對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。在該電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要做好四相步進(jìn)電機(jī)的選擇，同時(shí)還要對步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動器連接做分析。

第四是轉(zhuǎn)角顯示電路設(shè)計(jì)。

第五是其他內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

二、轉(zhuǎn)角反饋校正與軟件程序流程

基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用中要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角定位控制的精準(zhǔn)，需要強(qiáng)化轉(zhuǎn)角的反饋校正，同時(shí)，軟件的程序流程也要規(guī)范，所以對具體的內(nèi)容做分析強(qiáng)調(diào)十分必要。

（一）轉(zhuǎn)角反饋校正

從轉(zhuǎn)角定位給控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用來看，在實(shí)踐中經(jīng)常性出現(xiàn)控制操作執(zhí)行規(guī)范，但是控制結(jié)果不理想的情況，具體分析此種情況，其發(fā)生的主要原因是未做轉(zhuǎn)角的反饋校正。從應(yīng)用實(shí)踐來看，控制操作的具體執(zhí)行是保證控制精準(zhǔn)的基礎(chǔ)，但是在轉(zhuǎn)角定位控制中，其他的因素會對控制實(shí)踐產(chǎn)生作用，導(dǎo)致操作無法達(dá)到預(yù)期。基于這種情況，在定位控制系統(tǒng)中需要基于結(jié)果建設(shè)反饋校正系統(tǒng)，即在控制操作執(zhí)行后，執(zhí)行結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果會實(shí)現(xiàn)對比，當(dāng)結(jié)果差異較大的時(shí)候，信號實(shí)現(xiàn)反饋，基于反饋信號，系統(tǒng)對其做校正，實(shí)現(xiàn)校正信號和要求控制內(nèi)容的一致，這樣，角度定位控制的精準(zhǔn)性會明顯提升。

（二）軟件程序流程

基于硬件電路設(shè)計(jì)和反饋校正的具體執(zhí)行，在軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，程序具體包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動程序模塊、定時(shí)器中斷程序模塊、按鍵功能定義及陣列鍵盤驅(qū)動程序模塊，還有顯示程序模塊、ADC中斷程序模塊和PCA中斷程序模塊。簡言之，基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)要發(fā)揮具體的作用，軟件程序必須要完整，而且各個(gè)程序之間需要建立穩(wěn)定的關(guān)系，如此可以實(shí)現(xiàn)程序的持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)?zāi)M

基于硬件電路設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)角反饋校正和軟件程序流程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)，利用初步設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，其模擬效果如下：1）控制系統(tǒng)的控制精準(zhǔn)度與要求的精準(zhǔn)度進(jìn)行比較，精準(zhǔn)控制達(dá)標(biāo)率在99%。2）對控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定和持續(xù)做測試發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定性良好，持續(xù)性突出，系統(tǒng)可以長期運(yùn)轉(zhuǎn)。總之，從實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果來看，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)基于單片機(jī)做具體的設(shè)計(jì)應(yīng)用，不僅控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度高，而且系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性強(qiáng)，持續(xù)性好，所以在實(shí)踐中可以發(fā)揮更突出的價(jià)值。

結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)的作用發(fā)揮對其利用價(jià)值有顯著的影響，所以對控制系統(tǒng)做分析，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和應(yīng)用規(guī)范有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)踐表明，單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的具體利用可以發(fā)揮出顯著的效果，所以基于單片機(jī)的利用對轉(zhuǎn)角定位控制系統(tǒng)的作用原理、硬件電路設(shè)計(jì)以及反饋校正和軟件程序流程等做設(shè)計(jì)分析，然后進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，基于單片機(jī)利用對系統(tǒng)做設(shè)計(jì)優(yōu)化和應(yīng)用調(diào)整有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

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