DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 08. 035

陈茂添，王文华，吴伟娜. 步进电机智能控制系统的设计与实现［J］ . 机电工程技术，2020，49（08）：112-114.

基金项目： 教育部产学合作协同育人项目（编号： 201802153183， 201901013001）； 广东省校企合作协同育人项目（编号：PROJ1178238197038190592）；广东海洋大学教改项目（编号：570219008）

 

步进电机智能控制系统的设计与实现*
陈茂添1，王文华1，吴伟娜2※
（1. 广东海洋大学电子与信息工程学院， 广东湛江524088；2. 广东海洋大学数学与计算机学院， 广东湛江524088）

摘要：利用AT89C51单片机、ULN2003驱动器和步进电机模块等构成步进电机硬件系统，结合软件系统构成执行机构，该机构实现智能控制测量。软件采用C语言编写，根据所需的功能划分模块，每个模块由对应的函数完成，运用面向对象的方法根据所需功能调用模块。步进电机系统在程序的控制下可精确地带动平台转动，避免人为手动误差，提高测量精度。实验结果表明，待测玻璃的折射测量，其不确定度为0.001。
关键词：步进电机；AT89C51单片机；ULN2003；控制系统
中图分类号：TM383.6    文献标志码：A
文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 08－0112－03

 

引言
步进电机是按步骤前进的，电机旋转一周分为n 步进行，n 取决于应用场合的旋转精度要求以及步进电机的性能，完成一周的动作后再次进行循环，从而将数字式脉冲信号通过步进电机精确地带动执行机构，实现设定的角位移或者是线位移[1]。在步进电机的驱动下，执行机构能够快速且较精确地定位在所需要的位置，实现执行机构较高精度的动作，同时又可以轻松实现正转/前进、反转/后退，或者需要特定的角度、线位移量，并且切换平滑[2]，所以步进电机在机器人的驱动、现代测量、机械加工、激光加工和自动焊接等领域的自动控制系统中得到了广泛的应用[3-5]。驱动步进电机执行动作时，可以通过减小步进电机的步进量提高电机和执行机构运行的平稳性，降低噪声，从而改善控制系统的动态性能和灵活性等，满足自动控制系统的高精度定位、精确的位移量、高精度测量，以及机械加工等方面的精细加工要求[6-7]。
本文采用步进电机模块、51单片机模块、按键控制电路和ULN2003驱动模块等硬件，结合软件开发，实现步进电机正转、反转、暂停和给定角度的精确旋转和控制，精确带动步进电机的执行机构，进而实现精确测量。

结束语
步进电机广泛应用于驱动执行机构按指定的方向和设定的角度转动或者完成既定的线位移，在机械加工、激光加工、自动测量、机器人的驱动等智能控制方面的应用潜力很好。本文通过单片机、电源模块、ULN2003驱动器集成芯片结合的方法，运用C语言做软件开发，实现步进电机通过执行机构带动被测部件顺时针旋转、逆时针旋转、暂停、以及设定角度的精确旋转，确保所需要的角度能够做到精确位置的控制，实现透明材料折射率的自动精确测量，能够很大程度上提高实验的测量精度，减少了人为旋转所造成的实验误差。