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基于计算机并口的步进电机控制系统设计

摘要本文提出了一种基于计算机并口的步进电机的控制方法,准确控制步进电机的旋转方向、速度和步距。它具有传输率高、成本低的特点。本文设计了步进电机控制系统的驱动电路;并提出克服Windows限制并口直接访问系统的方法是WindowsXP在平台上控制步进电机。

步进电机控制 计算机并行口

在大功率工业设备的驱动下,国外基本不使用大扭矩步进电机,但步进电机广泛应用于工业设备、工业生产设备、打印机、复印件、速印机、银行自动柜员机等小功率场合。

步进电机是一种简单的开环控制。步进电机具有快速启停的能力。其步距角和转速不受温度、湿度、冲洗、振动等环境条件的影响,仅与驱动频率有关。它每转一周都有固定的步数,不超载或延迟,步距误差不会长期积累。步进电机可以精确定位,无需位移传感器,因此广泛应用于精确定位系统。

1、步进电机控制系统设计

本设计中使用的步进电机为12V四相步进电机。四相步距电机的控制方法有四相单四拍、四相单、双八拍、四相双四拍三种。系统采用四相单四拍控制方法,电机正转时的控制顺序为ABCDA。I/O 高四位值参见表1。

表1

二、计算机并口引脚设计定义

标准的Centronics并行接口可以实现单字节的高速数据传输。接口插座为DB-25针插座的引脚序号如图1所示。

图1 计算机并口引脚序号

图2 计算机并口引脚的定义

并口引脚信号的定义如图2所示,并行接口输出TTL标准逻辑电平和输入信号也应符合TTL标准。该功能使接口在电子设计中易于应用。大部分的PC并行接口能吸收和输出12mA如果应用时左右电流小于或大于此值,则应使用缓冲电路。电缆最大长度为2m,最好使用带屏蔽线的双绞线电缆(每对双绞线中,一条是信号线,另一条是用于屏蔽的地线)。

三、系统硬件设计

该控制系统使用数据端口D0―D7中的D0、D2、D4、D6即D型25针公头的第2、4、6、8针脚作为数据输出,第18针―25针脚全部接地。由于并行口输出电平和TTL兼容性,所以在硬件方面,步进电机可以直接从并行出口驱动,其他交接软件可以完成。

步进电机的驱动设计由四个三极管完成。2803A2803可完成最大500mA并口输出电平约为1.8V并口输出不能直接接入三极管,必须增加电阻。作者使用8050NPN放大倍数约为170为170,因此可以计算出并口与三极管之间的接入2K电阻。如图3所示。

图3 计算机控制的硬件电路图

并行口直接控制步进电机最大的困难在于如何WindowsXP访问并行端口。在DOS,Windows可在95/98系统中使用VC 6.0环境下使用_outp()的API函数直接访问端口,但考虑到系统安全WindowsXP端口的访问权限不能直接获得,只能通过第三方软件控制并行口。使用Borland C Bilder 6.0作为操作平台,通过编写访问打印口TParallelPort 类(见附录B),这个类通过Yariv Kaplan的WinIo底层操作的实现。执行程序(见附录C),该程序实现了从D0―D7.循环输出高电平,使四个三极管顺序循环导入步进电机四相,实现步进电机计算机并口控制。

四、总结

进电机是机电一体化产品的关键部件之一,是一种性能良好的数字执行元件。随着计算机应用技术、电子技术和自动控制技术在国民经济各个领域的普及和深化,对步进电机的需求越来越大。行业对步进电机的需求也在增加。在实践中,许多工程技术人员和技术人员希望对步进电机及其控制技术有更全面的了解。

Abstract:This paper puts forward a kind of stepping motor control method based on computer parallel port, accurately realize the stepper motor rotation direction, speed and interval number control, communicate with computer parallel port and the stepper motor, has the characteristics of high transmission rate, low cost. In this paper, the drive circuit of stepping motor control system design; And put forward to overcome the limitation on the parallel direct access to the Windows system approach, on the Windows xp platform to realize control of the stepper motor.

标签: 电机加装传感器

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