基于单片机的步进电机转角定位控制系统

罗冬华

摘 要：步进电机在现阶段的社会实践中有重要的应用，讨论步进电机的具体使用可以明确其使用规范、这对于步进电机的利用价值提升有重要的意义。基于步进电机的应用案例做分析可知其转角定位控制会影响到自身的使用效果，所以在步进电机设计应用过程中会着重分析其转交定位给控制系统。资料显示，单片机在步进电机转角定位控制系统建设中发挥着显著的作用，所以文章基于单片机对步进电机转角定位控制系统做全面的分析与讨论，旨在更加深入的认识该系统，从而实现系统的利用优化。

关键词：单片机;步进电机;转角定位控制系统

步进电机在现阶段的工业生产实践中发挥着重要的作用，明确步进电机在生产实践中的价值，了解其使用的规范程序，这于步进电机的合理应用有显著的效果。针对步进电机的应用实践做分析可知其转角定位控制系统的作用发挥效果和自身的价值体现有显著的关系，所以在诸多应用中，需要基于生产实践对自身的转角定位控制系统做优化和调整。在系统优化和调整的过程中，单片机的利用会让系统优化效果更佳，因此在单片机的应用基础上讨论研究步进电机转角定位控制系统，这可以为系统设计优化和建设实施提供更有效的参考与帮助，以下是基于单片机的控制系统分析。

一、转角控制硬件电路设计

基于单片机的步进电机转角定位控制系统设计与应用需要明确转角控制的基本原理，还要对硬件电路的设计有全面的了解，所以做好相关分析现实意义显著。

（一）转角控制工作原理

基于单片机的具体利用对步进电机的转角定位控制系统做详细的分析可知其基本控制原理为：单片机的定时器中断可以产生驱动步进电机的驱动信号，该信号利用可以使步进电机出现角位移。分析步进电机的现实利用，角度编码器会与其转轴连接，所以当步进电机处在不同位置的时候，其可以产生与角度具有对应性的电压输出。电压信号被送入到单片机之后，单片机会利用自带的A/D转换功能实现模拟电压量的数字化。利用大量的实验测试分析角度值与转化后的数字量对应关系，然后基于MATLAB软件做角度和A/D转换后数字量之间的函数关系拟合。基于拟合的函数关系对单片机然间程序当中的驱动脉冲信号等进行修正控制，这样可以实现精准的角度控制。总而言之，对转角控制工作的原理做详细的分析，了解控制工作实施的具体过程和细节，这对于控制系统的设计优化有重要的意义。

（二）电路设计

在步进电机转角定位控制系统的具体应用中，要保证应用效果，需要有稳定的可利用电路，所以做好电路的设计也非常的必要。基于实践分析可知在硬件电路的具体设计中，以下内容要重点强调。

第一是角度输入电路的预设。此电路设计主要实现的手段为按键控制。在设计实践中，可以基于单片机的端口线构建键盘，然后配置按键，之后利用按键进行期望的旋转角度值输入并对系统进行操控。具体的操控包括了正反控制命令、启停控制命令以及加减速的控制命令。

第二是角度检测模块电路的设计。该电路的设计需要将角度传感器和步进电机转轴进行连接。在设计实践中，与角度相对应的电压信号需要送入到单片机的A/D转换输入端。

第三是对步进电机驱动模块电路进行设计。在该电路设计的时候，需要做好四相步进电机的选择，同时还要对步进电机的专用驱动器连接做分析。

第四是转角显示电路设计。

第五是其他内容的设计。

二、转角反馈校正与软件程序流程

基于单片机的步进电机转角定位控制系统在具体应用中要实现转角定位控制的精准，需要强化转角的反馈校正，同时，软件的程序流程也要规范，所以对具体的内容做分析强调十分必要。

（一）转角反馈校正

从转角定位给控制系统的具体应用来看，在实践中经常性出现控制操作执行规范，但是控制结果不理想的情况，具体分析此种情况，其发生的主要原因是未做转角的反馈校正。从应用实践来看，控制操作的具体执行是保证控制精准的基础，但是在转角定位控制中，其他的因素会对控制实践产生作用，导致操作无法达到预期。基于这种情况，在定位控制系统中需要基于结果建设反馈校正系统，即在控制操作执行后，执行结果和标准结果会实现对比，当结果差异较大的时候，信号实现反馈，基于反馈信号，系统对其做校正，实现校正信号和要求控制内容的一致，这样，角度定位控制的精准性会明显提升。

（二）软件程序流程

基于硬件电路设计和反馈校正的具体执行，在软件设计的时候，程序具体包括步进电机驱动程序模块、定时器中断程序模块、按键功能定义及阵列键盘驱动程序模块，还有显示程序模块、ADC中断程序模块和PCA中断程序模块。简言之，基于单片机的步进电机转角定位控制系统要发挥具体的作用，软件程序必须要完整，而且各个程序之间需要建立稳定的关系，如此可以实现程序的持续、稳定运转。

三、实验模拟

基于硬件电路设计、转角反馈校正和软件程序流程设计转角定位控制系统，利用初步设计的系统进行实验模拟，其模拟效果如下：1）控制系统的控制精准度与要求的精准度进行比较，精准控制达标率在99%。2）对控制系统的运行稳定和持续做测试发现其稳定性良好，持续性突出，系统可以长期运转。总之，从实验模拟结果来看，步进电机转角定位控制系统基于单片机做具体的设计应用，不仅控制系统的精准度高，而且系统运行的稳定性强，持续性好，所以在实践中可以发挥更突出的价值。

结束语

综上所述，在现阶段的工业生产实践中，步进电机转角定位控制系统的作用发挥对其利用价值有显著的影响，所以对控制系统做分析，实现控制系统的设计优化和应用规范有显著的现实意义。实践表明，单片机在控制系统中的具体利用可以发挥出显著的效果，所以基于单片机的利用对转角定位控制系统的作用原理、硬件电路设计以及反馈校正和软件程序流程等做设计分析，然后进行模拟实验，从实验结果来看，基于单片机利用对系统做设计优化和应用调整有非常突出的现实意义。

参考文献

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