基于单片机的伺服电机控制系统设计基于单片机的伺服电机控制系统设计
通过对BE系列伺服电机工作原理的分析,利用STC89C52单片机设计了一种电机控制器。通过单片机I/O口向
TLC5618数模转换芯片发送数据,输出电压信号经运放加法电路放大控制转速。运放输出末端放置一双刀双掷
继电器,驱动芯片为ULN2003,改变输出电压正负极性可实现转向控制,并通过USB转串口与上位机通信。最
后,将驱动器反馈的方波信号频率、转速和转向显示在液晶屏上。该设计可以实现伺服电机的平稳控制和精确
调速,能够满足工业现场的需要。
摘 摘 要要: 通过对BE系列
关键词: 单片机;伺服电机;转向控制;精确调速
0 引言引言
伺服电机的定位精度相当高,现代位置控制系统已越来越多地采用交流伺服电机作为主要部件[1]。本设计采用的BE系列
伺服电机以其体积小、驱动能力强、应用广泛成为了多种场合的通用驱动设备,也是学习伺服电机控制的良好对象。但与其配
套的控制器价格较高,并不适合一般小型试验的需求。本文给出了一种低成本的控制方案,使其在52单片机的控制下也能充
分发挥其功能。
1 伺服电机控制系统设计方案伺服电机控制系统设计方案
本设计以STC89C52RC单片机作为控制器,充分利用其价格低廉、编程方便、技术成熟等优点,并以TLC5618作为模拟
信号输出芯片,经OP07运放搭建的加法电路,使DA芯片的双路输出电压相加,最大值可达到10 V,精度为0.002 4 V。设计
出一款转速调节精度高、转向可控、成本较低的伺服电机控制器,可以显示实时采集的转速数和转向,并能够将采集到的方波
信号频率转化为十进制数一同显示在液晶屏上。此外,本系统还利用CH340G芯片连接USB线,通过上位机软件对BE系列伺
服电机进行转速转向的控制,实现了上下位机通信、数模转换、电压放大、电机精确调速、数据显示等一系列功能和过程。
2 系统硬件设计系统硬件设计
本设计采用STC89C52RC单片机构建了一个最小系统,通过数模转换、运放、转向控制和隔离继电器等模块实现电机正
反转智能切换,而且实现了伺服电机的精确调速控制[2]。其控制系统组成如图1所示。
通过LCD1602显示模块将转速、转向以及脉冲频率显示在液晶屏上;利用串口通信模块接收上位机发送的数据,并将该
数据发送给DA转换输出模块;转换后的模拟电压通过运算放大器将输出电压放大,用来控制电机的转速和转向。
2.1 单片机最小系统电路设计单片机最小系统电路设计
系统采用STC89C52RC单片机,5 V电源供电[3]。两个外围电路分别为复位电路和晶振电路,晶振频率为11.059 2
MHz,电容30 pF。晶振两端与单片机XTAL1、XTAL2连接,使其产生一个周期固定的交流电流,单片机可以根据这个电流的
周期来确定工作周期。最小系统原理图如图2所示。
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