梁景源 張可菊

沈陽工學院信息與控制學院

淺談電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

梁景源 張可菊

沈陽工學院信息與控制學院

本設(shè)計以兩相四線步進電機為控制對象，以MCS-51單片機為控制核心，進行了軟硬件的設(shè)計。該系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，可以在現(xiàn)實生活應(yīng)用于玩具、打印等方面。

步進電機 按鍵控制 單片機

1 引言

該系統(tǒng)硬件主要設(shè)計了LED顯示、步進電機按鍵控制和步進電機接口三個硬件部分。軟件設(shè)計在偉福開發(fā)平臺上用C語言編寫，程序采用模塊化設(shè)計方案，主要編寫了速度顯示、步進電機正反轉(zhuǎn)、步進電機加速和按鍵接口驅(qū)動四個部分。經(jīng)過軟件和硬件的綜合調(diào)試，實現(xiàn)了步進電機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速在LED上的顯示的功能。

2 反應(yīng)式步進電機的接法

反應(yīng)式步進電機的結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小?，F(xiàn)在的四線兩相步進電機應(yīng)用的很普遍，具體的接法如圖1所示。

圖1 步進電機接法

3 顯示電路的設(shè)計

在步進電機速度顯示部分，本設(shè)計選用了LED數(shù)碼管作為我的顯示輸出。由于數(shù)碼管的正常工作電流在4-20mA左右，而單片機的輸出電壓為5伏，為了防止燒毀數(shù)碼管，我在數(shù)碼管和74HC595之間加了電阻。電阻的阻值可以根歐姆定理計算得出，經(jīng)計算數(shù)碼管的驅(qū)動電阻為160-1000歐左右，所以本設(shè)計選用了1K電阻。

顯示電路的原理圖如圖2所示。

本設(shè)計中的數(shù)碼管用的是共陰極數(shù)碼管。數(shù)碼管的3和8管腳都接GND，其余各端和移位寄存器74HC595連接，中間放置1K電阻，一防止燒毀數(shù)碼管。74HC595的SER接單片機的P20接口，RCLK接單片機的P21接口，SRCLK接單片機的P22接口。通過移位寄存器74HC595給數(shù)碼管發(fā)出不同的二進制信號而得到自己想要顯示的結(jié)果。

圖2 數(shù)碼管顯示電路

當要顯示某字符時，可根據(jù)地址查表。本表提供的是數(shù)碼管的a～dp依次連接74HC595的Q0到Q7管腳的情況下，所顯示的數(shù)字對應(yīng)的代碼。

表1 十六進制數(shù)字形參考代碼表

[1]周堅.單片機輕松入門.北京航空航天大學出版社,2004年

[2]鄭鋒.51單片機應(yīng)用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全.北京：中國鐵道出版社，2010

梁景源，1996年12月出生，男，漢族，沈陽工學院，學生。張可菊（通訊作者），1978年5月出生，女，漢族，遼寧人，沈陽工學院，講師。