淺析步進電機的自動化控製
行業科技
作者：張露恒
【摘要】本文主要分析了步進電機的自動化控製係統，首先以步進電機的工作原理入手，剖析步進電機需要在脈衝信號下的工作機製，然後以單片機為核心，通過人工開關控製電路來控製單片機的脈衝信號輸出，從而實現單片機的自動化控製。
【關鍵詞】步進電機；自動化控製；單片機；脈衝信號
1 概述
隨著國民經濟的快速發展以及科學技術水平的不斷提高，人們對生產水平和生活質量要求越來越高。在現代化技術水平空前發達的今天，人們為了追求高效率的工業生產和高質量的日常生活，將電動機應用到社會各行業的各個領域。伴著微電子技術和數字化技術的發展，數字控製技術在電動機控製領域得到了廣泛而又深入的發展，而步進電機作為繼直流電機和交流電機後後的第三類電動機，以其獨特的支持數字化控製的特性，在自動化控製係統下，改變了傳統電動機的機電能量轉換的角色，在人類的生產生活邁進電氣化時代的過程中起到了關鍵性的作用。所以深入地學習和研究步進電機自動化控製原理和係統設計對於步進電機的廣泛應用和控製來說具有非常重要的現實意義。
2 步進電機的工作原理
步進電機是將電脈衝信號轉變成角位移來實現線位移的開環控製元器件，在矩形電脈衝的控製下，按照設定方向轉動固定角度從而實現特定位移的執行電機。當有脈衝信號發送到步進電機驅動接收器中，步進驅動器就會驅動步進電機按照既定方向轉動一個固定的角度，也就是“步距角”，從而實現固定的位移。
3 步進電機的自動化控製
3.1、步進電機自動化控製係統框架
步進電機的自動化控製係統是在單片機的控製下，人為編寫控製程序來實現步進電機的自動化控製係統，同時配備相應的顯示電路和人工輸入控製電路來實現對步進電機的自動化控製。
步進電機的自動化控製係統是以單片機為控製核心而設計的，AT89C51單片機與時鍾電路和複位電路構成了單片機應用的最小係統。開關電路為人工控製步進電機運轉狀態的接口，通過人為地按下開關電路相應的按鈕來控製步進電機的運轉狀態。顯示電路由正轉和反轉、停止狀態指示燈以及步進電機運轉速度數碼顯示管構成，通過人工控製開關的狀態控製來顯示步進電機相應的旋轉狀態和速度。ULN2003芯片為步進電機的驅動芯片，通過對單片機信號的功率放大來驅動步進電機運轉。
3.2、步進電機自動化控製程序設計
步進電機的自動化控製係統的程序設計主要是根據自動化控製係統的硬件電路來為讀取開關控製電路的按鈕狀態、控製顯示電路的以及步進電機的控製信號輸出。在硬件電路中，以單片機P3端口連接開關控製電路，以P0端口連接8255端口擴展芯片控製顯示電路的狀態指示燈，從而根據以下流程來設計步進電機的自動化控製流程。