【正文】 5 沿轉子表面呈放射形進入定子鐵心，稱為 N 極轉子 。另一段轉子的磁力線經過定子鐵心沿定子表面穿過氣隙回歸到轉子中去，稱為 S 極轉子。圖中虛線閉和回路為磁力線的行走路線。相應地定子也被分為兩段，其上裝有 A、 B 兩相對稱繞組 .同時，沿轉子軸在兩段轉子中間安裝一塊永磁鐵，形成轉子的 N、 S 極性。從軸向看 過去，兩段轉子齒中心線彼此錯開半個轉子齒距。 通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。 兩相步進電機的供電方式 兩相四線的步進電機，有兩個繞組： A， B。 在半步供電方式 時，電機的通電方式采用順序八拍一個循環(huán)給兩相繞組供電為 : 八拍，半步：(+A)(+B)(+B)(A)(+B)(A)(A)(B)(B)(+A)(B)(+A)。 兩相混合式步進電動機還有一種供電方式為雙 4 拍整步方式，即采用通電次序兩相，四拍： (+A)(+B)(A)(+B)(A)(B)(+A)(B)—。 3 硬件電路設計 系統(tǒng)總體設計框圖 根據設計要求設計了如圖 圖所示系統(tǒng)總體設計框圖，步進電機是較早實用的典型的機電一體化組件。步進電機 本體、步進電機驅動器和控制器構成步進電機系統(tǒng)不可分割的三大部分其設計框圖。 6 圖 總體設計框圖 單片機系統(tǒng) 如圖 電路中采用的是 Atmel 公司的 AT89C51 型號的單片機，其內部結構結構 如圖 所示。 圖 89C51 內部結構圖 按照圖 它具有如下一些特點 : (1)集成度高。 AT89C51 為 40 腳封裝，內部有 4K 字 節(jié)的 ROM， 128 字節(jié)的 RAM，四個 8 位并行口，一個全雙工的串行口，二個 16位定時器計數器，一個功能很強的中央處理器以及內部晶體振蕩電路。 單片機 L298 顯示屏 鍵盤 步進電機 64KB 總線擴展控制 器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行口 振蕩器和時序OSC 程序存儲器 4KB Flash ROM 256 字節(jié) RAM/SFR 2 16 位定時器 /計數器 80C51 CPU 7 （ 2）系統(tǒng)結構簡單。一片 Ar89C51 即可構成一個小型的控制系統(tǒng)。該芯片擴充能力強，具有對 64K 外部程序存儲器和 64K 外部數據存儲器的尋址能力。兩個單片機間還可進行通訊，可以構成雙 CPU 系統(tǒng)。可靠性高。 AT89C51 能在常溫下工作，大部分總線在芯片內部不易受干擾，系統(tǒng)簡單，體積小，容易采取屏蔽措施，因此有較高的可靠性。 （ 3）處理功能強，速度快。 AT89C51 具有豐富的 指令系統(tǒng)，除加減指令外，還有字節(jié)的乘除運算指令，具有對 128 個控制位的位操作指令，因此特別適用于控制要求。CPU 時鐘高達 12MHz，機器周期只有 1 微秒，多數指令為一個機器周期或兩個機器周期，所以運算速度快，可使系統(tǒng)有較強的功能和較高的響應。 時鐘信號控制電路 如圖 所示， 89C51 芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2 可以穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調作用。振蕩脈 沖頻率為 0 到 24ＭＨｚ。振蕩信號從 XTAL2 端輸入到片內的時鐘發(fā)生器上。 圖 時鐘信號控制電路 電源電路 如圖 所示為電源電路， 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，小功率的穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。 它的指標是 輸入電壓為 220V/50HZ 交流電； 輸出電壓分別為 +12V/1A， 12V/1A， +5V/1A， 5V/1A， +5V/3A 及 8 一組可調正電壓 ，本次電路系統(tǒng)多用到 +5V/1A的電源，通過具體的調節(jié)可以得到穩(wěn)定的需求電壓。 驅動電路 如圖 ，驅動電路用 L298來驅動步進電機， L298 所出產的雙全橋步進電機專用驅動芯片，內部包含 4信道邏輯驅動電路，是一種二相 和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動 2個二相或 1個四相步進電機，內含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準 TTL 邏輯準位信號，可驅動 46V、 2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號 。 圖 驅動電 路 引腳功能說明： 引腳 Name Function 功能說明 1。15 Sense A。 Sense B 電流監(jiān)測端 , 15和 PowerSO 的 19用法一樣， SEN SEN2分別為兩個 H 橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地 2。3 Out 1。 Out 2 1Y 1Y2輸出端 4 VS 功率電源電壓 ,此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 5。7 Input 1。 Input 2 1A 1A2輸入端， TTL 電平兼容 6。11 Enable A。 Enable B TTL 電平兼容輸入 1EN、 2EN 使能端，低電平禁止輸出 9 8 GND GND 地 9 VSS 邏輯電源電壓。 此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 10。 12 Input 3。 Input 4 2A 2A2 輸入端， TTL 電平兼容 13。 14 Out 3。 Out 4 2Y 2Y2 輸出端 監(jiān)測 引腳 15 – . Not Connected 空 顯示電路 如圖 所示，步進電機的 轉速 顯示是通過 1602 來實現(xiàn)的 。 1602 液晶也叫 1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的 點陣 型液晶模塊