基于单片机的步进电机程序控制系统设计

郑晓静

（长江工程职业技术学院，武汉 430212）

1 引 言

步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一，是一个数字／角度转换器，也是一个串行的数／模转换器。步进电机具有的特点：（1）步进电机角位移与控制脉冲间精确同步；（2）位置误差不会积累；（3）可直接接受计算机来的数字信号；（4）具有快速启停能力；（5）通常不需要反馈就能对速度和位置进行控制；（6）精度高。

只要给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。如在绘图机、打印机及光学仪器中，特别在工业过程控制系统中，使用开环控制模式，微型计算机可以很容易控制步进电机的位置和速度，而不用位移传感器，所以其应用越来越广泛。

2 步进电机工作原理

以磁阻式三相步进电机为例，如图1所示。从图中可以看出，电机的定子上有六个等间距的磁极，A、C′、B、A′、C、B′，相邻的两个磁极之间夹角为60°，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布在圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。

定子和转子齿宽和齿距都相同，所以定子磁极对应的转子上的小齿数为6＋2／3个。当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。……