力矩范围 大中小，全范围 中小力矩

反馈方式 闭环方式，编码器反馈 大多数为开环控制

耐震动 一般 好

响应速度 快 一般

温升 一般 运行温度高

维护性 较好 基本可以免费维护

成本 高 低

由上表可知，虽然直流伺服电机在速度范围、控制方式、反馈方式等性能上比步 进电机更优秀，但在要求不高的情况下，步进电机都可胜任。步进电机转动的速度和 加减速可以通过改变玩不输入的脉冲频率得到实现，步进电机的这种特性非常适合纠 偏系统。因此，本系统将用步进电机来作为控制电机。

2。3。2 驱动执行模块

本系统的驱动执行模块包括步进电机和滚珠丝杆两个部分，驱动执行模块的步进 电机驱动芯片把微控制器发来的数字信号发送给步进电机使步进电机做圆周运动，与 步进电机相连接的滚珠丝杆带动与之相连的可移动轴运动，由可移动轴带动纸张向偏

移的相反方向运动，完成纠偏工作。整个过程如图 2-8 所示。

图 2-8： 驱动执行模块工作流程图

本系统的驱动执行模块的速度特点如下：当纸张边缘的实际位置与基准位置的偏 差在一定值域时，步进电机以最小速度运行完成纠偏运动，当位置偏差超出限定的范 围时，步进电机以最大速度运行进行纠偏，以保证能够快速地消除纸张边缘位置与基 准位置的偏差，使系统稳定运行。微控制器通过发出不同频率的脉冲信号控制电机转 速来控制电机驱动模块的速度，步进电机的速度则靠改变脉冲的频率来实现。 2。3。3 滚珠丝杆

除了步进电机外，滚珠丝杆也是驱动执行模块的另一重要组成部分。它的作用是 当步进电机作圆周运动时，滚珠丝杆作直线运动，这样就可以将步进电机的圆周运动 转变成直线运动。它以滚珠的滚动代替丝杆螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的 性能。文献综述

图 2-9： 滚珠丝杆结构原理图

（1）组成：主要包括丝杆、滚道、螺母、滚珠和螺母座等部分。

（2）工作原理：把带有半圆弧螺旋槽的丝杆和螺母套装在一起的时候，两者的 螺旋槽便形成螺旋滚道。当丝杠旋转时，滚道内的滚珠在即作自转的同时又经螺旋槽 滚道作圆周运动。回珠滚道两端还起挡珠的作用，以防止丝杆运动时滚珠延滚道滚出。

（3）滚珠丝杆的特点：摩擦系数小，驱动扭矩小，效率高；能保证高精度；能 微量进给；没有无效行程、高刚性；能高速进给；发热量小。

第三章 纠偏控制器硬件设计

3。1 硬件部分设计

3。1。1 液晶模块硬件设计

LCD1602 将作为本课题的液晶显示屏。它的内部包含若干个 5X7 的点阵字符位， 每个点阵字符位都可以显示一个字符。1602 的意思是指每行显示 16 个字符，一共能 够显示两行。单片机与字符液晶屏接口如图 3-1 所示。

图 3-1： 单片机与字符液晶屏接口原理图

1602 液晶显示屏的引脚功能如下：

（1）Vcc、 Vss（ 1、 2 管脚）：电源端。