浅谈电机调速系统的设计

梁景源 张可菊

沈阳工学院信息与控制学院

浅谈电机调速系统的设计

梁景源 张可菊

沈阳工学院信息与控制学院

本设计以两相四线步进电机为控制对象，以MCS-51单片机为控制核心，进行了软硬件的设计。该系统具有较高的稳定性，可以在现实生活应用于玩具、打印等方面。

步进电机 按键控制 单片机

1 引言

该系统硬件主要设计了LED显示、步进电机按键控制和步进电机接口三个硬件部分。软件设计在伟福开发平台上用C语言编写，程序采用模块化设计方案，主要编写了速度显示、步进电机正反转、步进电机加速和按键接口驱动四个部分。经过软件和硬件的综合调试，实现了步进电机的正反转、调速在LED上的显示的功能。

2 反应式步进电机的接法

反应式步进电机的结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。现在的四线两相步进电机应用的很普遍，具体的接法如图1所示。

图1 步进电机接法

3 显示电路的设计

在步进电机速度显示部分，本设计选用了LED数码管作为我的显示输出。由于数码管的正常工作电流在4-20mA左右，而单片机的输出电压为5伏，为了防止烧毁数码管，我在数码管和74HC595之间加了电阻。电阻的阻值可以根欧姆定理计算得出，经计算数码管的驱动电阻为160-1000欧左右，所以本设计选用了1K电阻。

显示电路的原理图如图2所示。

本设计中的数码管用的是共阴极数码管。数码管的3和8管脚都接GND，其余各端和移位寄存器74HC595连接，中间放置1K电阻，一防止烧毁数码管。74HC595的SER接单片机的P20接口，RCLK接单片机的P21接口，SRCLK接单片机的P22接口。通过移位寄存器74HC595给数码管发出不同的二进制信号而得到自己想要显示的结果。

图2 数码管显示电路

当要显示某字符时，可根据地址查表。本表提供的是数码管的a～dp依次连接74HC595的Q0到Q7管脚的情况下，所显示的数字对应的代码。

表1 十六进制数字形参考代码表

[1]周坚.单片机轻松入门.北京航空航天大学出版社,2004年

[2]郑锋.51单片机应用系统典型模块开发大全.北京：中国铁道出版社，2010

梁景源，1996年12月出生，男，汉族，沈阳工学院，学生。张可菊（通讯作者），1978年5月出生，女，汉族，辽宁人，沈阳工学院，讲师。