基于單片機的步進電機轉角定位控制系統

羅冬華

摘 要：步進電機在現階段的社會實踐中有重要的應用，討論步進電機的具體使用可以明確其使用規范、這對于步進電機的利用價值提升有重要的意義。基于步進電機的應用案例做分析可知其轉角定位控制會影響到自身的使用效果，所以在步進電機設計應用過程中會著重分析其轉交定位給控制系統。資料顯示，單片機在步進電機轉角定位控制系統建設中發揮著顯著的作用，所以文章基于單片機對步進電機轉角定位控制系統做全面的分析與討論，旨在更加深入的認識該系統，從而實現系統的利用優化。

關鍵詞：單片機;步進電機;轉角定位控制系統

步進電機在現階段的工業生產實踐中發揮著重要的作用，明確步進電機在生產實踐中的價值，了解其使用的規范程序，這于步進電機的合理應用有顯著的效果。針對步進電機的應用實踐做分析可知其轉角定位控制系統的作用發揮效果和自身的價值體現有顯著的關系，所以在諸多應用中，需要基于生產實踐對自身的轉角定位控制系統做優化和調整。在系統優化和調整的過程中，單片機的利用會讓系統優化效果更佳，因此在單片機的應用基礎上討論研究步進電機轉角定位控制系統，這可以為系統設計優化和建設實施提供更有效的參考與幫助，以下是基于單片機的控制系統分析。

一、轉角控制硬件電路設計

基于單片機的步進電機轉角定位控制系統設計與應用需要明確轉角控制的基本原理，還要對硬件電路的設計有全面的了解，所以做好相關分析現實意義顯著。

（一）轉角控制工作原理

基于單片機的具體利用對步進電機的轉角定位控制系統做詳細的分析可知其基本控制原理為：單片機的定時器中斷可以產生驅動步進電機的驅動信號，該信號利用可以使步進電機出現角位移。分析步進電機的現實利用，角度編碼器會與其轉軸連接，所以當步進電機處在不同位置的時候，其可以產生與角度具有對應性的電壓輸出。電壓信號被送入到單片機之后，單片機會利用自帶的A/D轉換功能實現模擬電壓量的數字化。利用大量的實驗測試分析角度值與轉化后的數字量對應關系，然后基于MATLAB軟件做角度和A/D轉換后數字量之間的函數關系擬合。基于擬合的函數關系對單片機然間程序當中的驅動脈沖信號等進行修正控制，這樣可以實現精準的角度控制。總而言之，對轉角控制工作的原理做詳細的分析，了解控制工作實施的具體過程和細節，這對于控制系統的設計優化有重要的意義。

（二）電路設計

在步進電機轉角定位控制系統的具體應用中，要保證應用效果，需要有穩定的可利用電路，所以做好電路的設計也非常的必要。基于實踐分析可知在硬件電路的具體設計中，以下內容要重點強調。

第一是角度輸入電路的預設。此電路設計主要實現的手段為按鍵控制。在設計實踐中，可以基于單片機的端口線構建鍵盤，然后配置按鍵，之后利用按鍵進行期望的旋轉角度值輸入并對系統進行操控。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計。該電路的設計需要將角度傳感器和步進電機轉軸進行連接。在設計實踐中，與角度相對應的電壓信號需要送入到單片機的A/D轉換輸入端。

第三是對步進電機驅動模塊電路進行設計。在該電路設計的時候，需要做好四相步進電機的選擇，同時還要對步進電機的專用驅動器連接做分析。

第四是轉角顯示電路設計。

第五是其他內容的設計。

二、轉角反饋校正與軟件程序流程

基于單片機的步進電機轉角定位控制系統在具體應用中要實現轉角定位控制的精準，需要強化轉角的反饋校正，同時，軟件的程序流程也要規范，所以對具體的內容做分析強調十分必要。

（一）轉角反饋校正

從轉角定位給控制系統的具體應用來看，在實踐中經常性出現控制操作執行規范，但是控制結果不理想的情況，具體分析此種情況，其發生的主要原因是未做轉角的反饋校正。從應用實踐來看，控制操作的具體執行是保證控制精準的基礎，但是在轉角定位控制中，其他的因素會對控制實踐產生作用，導致操作無法達到預期。基于這種情況，在定位控制系統中需要基于結果建設反饋校正系統，即在控制操作執行后，執行結果和標準結果會實現對比，當結果差異較大的時候，信號實現反饋，基于反饋信號，系統對其做校正，實現校正信號和要求控制內容的一致，這樣，角度定位控制的精準性會明顯提升。

（二）軟件程序流程

基于硬件電路設計和反饋校正的具體執行，在軟件設計的時候，程序具體包括步進電機驅動程序模塊、定時器中斷程序模塊、按鍵功能定義及陣列鍵盤驅動程序模塊，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，基于單片機的步進電機轉角定位控制系統要發揮具體的作用，軟件程序必須要完整，而且各個程序之間需要建立穩定的關系，如此可以實現程序的持續、穩定運轉。

三、實驗模擬

基于硬件電路設計、轉角反饋校正和軟件程序流程設計轉角定位控制系統，利用初步設計的系統進行實驗模擬，其模擬效果如下：1）控制系統的控制精準度與要求的精準度進行比較，精準控制達標率在99%。2）對控制系統的運行穩定和持續做測試發現其穩定性良好，持續性突出，系統可以長期運轉。總之，從實驗模擬結果來看，步進電機轉角定位控制系統基于單片機做具體的設計應用，不僅控制系統的精準度高，而且系統運行的穩定性強，持續性好，所以在實踐中可以發揮更突出的價值。

結束語

綜上所述，在現階段的工業生產實踐中，步進電機轉角定位控制系統的作用發揮對其利用價值有顯著的影響，所以對控制系統做分析，實現控制系統的設計優化和應用規范有顯著的現實意義。實踐表明，單片機在控制系統中的具體利用可以發揮出顯著的效果，所以基于單片機的利用對轉角定位控制系統的作用原理、硬件電路設計以及反饋校正和軟件程序流程等做設計分析，然后進行模擬實驗，從實驗結果來看，基于單片機利用對系統做設計優化和應用調整有非常突出的現實意義。

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