安徽工商职业学院2015届毕业论文（设计）
图2-7 步进电动机
1 步进电动机的特点
步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时．它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭外数控系统。
(2)步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转及变速。
(3)速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。
(4)步进电动机只能通过脉冲电源供电才能远行。它不能直接使用交流电源和直流电源
(5)步进电动机存在振荡和失步现象．必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。
(6)步进电动机自身的噪音和振动较大．带惯性负载的能力较差。 2 驱动控制系统的组成
使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图2-6所示：
图2-8 驱动控制系统方框图
步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下:
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反应式步进电动机控制换相顺序 步进电动机的通电换相顺序严格按照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这—过程称为脉冲分配。三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是 A-AB-B-BC-C-CA；反序为A-CA-C-BC-B-AB；共有八个通电状态P1口输出控制信号，0表示绕子通电，表示绕子断电，则可以用六个字来表示六个通电状态。 2）控制电路模型如2-7图所示：
图2-9 控制电路模型
3 斩波驱动
下面讲的是斩波恒流驱动的原理图。T1是一个高频开关管。T2开关管的发射极接一只小电阻只，电动机绕组的电流经这个电阻到地，所以这个电阻是电流取样电阻。比较器的一端接给定电压Uc，另一端接取样电阻上的压降，当取样电压为0时，比较器输出高电平。
当控制脉冲Ui为低电平时．T1和T2两个开关管均截止；当U1为高电平时，T1和T2两个开关管均导通，电源向绕组供电。由于绕组电感的作用，只上的电压逐渐升高，当超过给定电压Uc的值时,比较器输出低电平，使与门输出低电平、Tl截止，电源被切断；当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器输出高电乎，与门也输出高电平，T1又导通，电源又开始向绕组供电。这样反复循环，直到Ui为低电平。
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图2-10 斩波恒流驱动的原理图
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三 系统软件设计及调试
（一） 系统软件结构
整个系统软件主要由主程序、开门子程序、关门子程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序、外部中断服务子程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置等功能。程序设计中设置了一个外部中断0，它保证红外自动门能够在无人操控情况下自动运行，主要功能是当检测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。
（二） 各部分程序流程设计（见附录2）
在开门过程中首先进行门状态检测，根据所检测到的信号判断自动门上次停机所处位置。根据检测结果确定门此刻应运行方式，如检测出门是半开状态，门直接转入加速开门的过程。如检测出门是全开状态，门转入延时开门过程。如检测出门是全关状态，那么在检测到有人出人时，门会缓慢打开，之后加速运行，接着减速运行，最后电机停止运转，门由于惯性缓慢关闭。自动门开门后暂停一段时间，然后关门。关门是开门的一个反过程，它经过慢速运行、加速运行、减速运行、惯性运动直至停止这几个过程。在自动门关闭过程中当系统接收到由红外线传感器电路发出的有人出入的信号时，门会重新打开。与开门情况不同的是当在关门过程中检测到故障信号时门会朝反方向运动，将门打开，这样可以排除因自动门遇到障碍物或人身体而产生故障信号使整个系统停止工作的可能。 为了运行过程可靠，在以不同速度运行过程中，对运行时间做了安全设置，当在开门状态下检测到运行时间超过安全时问或系统出现故障时，程序转人故障处理程序。
（三） 调试
调试为了确保该门控系统的安全高效运行必须满足下列条件： 1．大门的结构必须适合于自动控制 特别要注意滚轮的直径必须与需要控制的大门重量相匹配其尺寸和重量符合有关技术规范之规定。 2．确保大门在滑动过程中不发生倾斜。
3．确保大门活动平稳 准确 在整个移动过程中不出现任何不正常的摩擦现象。 4．确保地面条件稳固 避免固定基座的膨胀螺丝发生摇晃。 5．认真检查上方导轨和行程限位的机械挡块是否安装到位。
（四） 门行程检测及故障检测
门行程检测电路通过检测门行程开关的闭合情况来发送不同的信号，使电机改变转速，进而控制门运行的速度以提高运作效率，为了保护门不受到损害和保
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证门运行效率，在门行程检测电路中设置了四个行程开关。它们分别代表开门极限、行程极限1、行程极限2、关门极限。门在开启过程中，分别经过慢速、加速、减速和停止四个过程，门的关闭过程则与上述过程相反。门运行到极限位置时，限位开关动作，单片机根据接收到响应的信号，改变电机运行速度。
在故障检测电路中，配置了温度和速度传感器，用来监测电机的工作情况，从而实现电机过热保护和门运行障碍保护，同时还设置了电压监控电路，用于检测系统异常情况。检测电路首先将检测到的信号转换成电压，然后经单片机内部的户以转换器变成数字信号，单片机定期读取数据，一旦发现数据异常，即马上采取相应的紧急措施，向系统发 出故障信号，系统停止工作，向故障显示电路发出指令，发出报警信号并显示故障类型。
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