【正文】 5 沿轉(zhuǎn)子表面呈放射形進(jìn)入定子鐵心，稱為 N 極轉(zhuǎn)子 。另一段轉(zhuǎn)子的磁力線經(jīng)過(guò)定子鐵心沿定子表面穿過(guò)氣隙回歸到轉(zhuǎn)子中去，稱為 S 極轉(zhuǎn)子。圖中虛線閉和回路為磁力線的行走路線。相應(yīng)地定子也被分為兩段，其上裝有 A、 B 兩相對(duì)稱繞組 .同時(shí)，沿轉(zhuǎn)子軸在兩段轉(zhuǎn)子中間安裝一塊永磁鐵，形成轉(zhuǎn)子的 N、 S 極性。從軸向看 過(guò)去，兩段轉(zhuǎn)子齒中心線彼此錯(cuò)開(kāi)半個(gè)轉(zhuǎn)子齒距。 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 兩相步進(jìn)電機(jī)的供電方式 兩相四線的步進(jìn)電機(jī)，有兩個(gè)繞組： A， B。 在半步供電方式 時(shí)，電機(jī)的通電方式采用順序八拍一個(gè)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(jìn)電動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了如圖 圖所示系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖，步進(jìn)電機(jī)是較早實(shí)用的典型的機(jī)電一體化組件。步進(jìn)電機(jī) 本體、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)不可分割的三大部分其設(shè)計(jì)框圖。 6 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)系統(tǒng) 如圖 電路中采用的是 Atmel 公司的 AT89C51 型號(hào)的單片機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 圖 89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 按照?qǐng)D 它具有如下一些特點(diǎn) : (1)集成度高。 AT89C51 為 40 腳封裝，內(nèi)部有 4K 字 節(jié)的 ROM， 128 字節(jié)的 RAM，四個(gè) 8 位并行口，一個(gè)全雙工的串行口，二個(gè) 16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè)功能很強(qiáng)的中央處理器以及內(nèi)部晶體振蕩電路。 單片機(jī) L298 顯示屏 鍵盤(pán) 步進(jìn)電機(jī) 64KB 總線擴(kuò)展控制 器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行口 振蕩器和時(shí)序OSC 程序存儲(chǔ)器 4KB Flash ROM 256 字節(jié) RAM/SFR 2 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 80C51 CPU 7 （ 2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。一片 Ar89C51 即可構(gòu)成一個(gè)小型的控制系統(tǒng)。該芯片擴(kuò)充能力強(qiáng)，具有對(duì) 64K 外部程序存儲(chǔ)器和 64K 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址能力。兩個(gè)單片機(jī)間還可進(jìn)行通訊，可以構(gòu)成雙 CPU 系統(tǒng)?？煽啃愿?。 AT89C51 能在常溫下工作，大部分總線在芯片內(nèi)部不易受干擾，系統(tǒng)簡(jiǎn)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(qiáng)，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(yùn)算指令，具有對(duì) 128 個(gè)控制位的位操作指令，因此特別適用于控制要求。CPU 時(shí)鐘高達(dá) 12MHz，機(jī)器周期只有 1 微秒，多數(shù)指令為一個(gè)機(jī)器周期或兩個(gè)機(jī)器周期，所以運(yùn)算速度快，可使系統(tǒng)有較強(qiáng)的功能和較高的響應(yīng)。 時(shí)鐘信號(hào)控制電路 如圖 所示， 89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)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(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2 可以穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈 沖頻率為 0 到 24ＭＨｚ。振蕩信號(hào)從 XTAL2 端輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。 圖 時(shí)鐘信號(hào)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(biāo)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(diào)正電壓 ，本次電路系統(tǒng)多用到 +5V/1A的電源，通過(guò)具體的調(diào)節(jié)可以得到穩(wěn)定的需求電壓。 驅(qū)動(dòng)電路 如圖 ，驅(qū)動(dòng)電路用 L298來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， L298 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部包含 4信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相 和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 2個(gè)二相或 1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè) HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的 IO 端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào) 。 圖 驅(qū)動(dòng)電 路 引腳功能說(shuō)明： 引腳 Name Function 功能說(shuō)明 1。15 Sense A。 Sense B 電流監(jiān)測(cè)端 , 15和 PowerSO 的 19用法一樣， SEN SEN2分別為兩個(gè) H 橋的電流反饋腳，不用時(shí)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(cè) 引腳 15 – . Not Connected 空 顯示電路 如圖 所示，步進(jìn)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速 顯示是通過(guò) 1602 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 1602 液晶也叫 1602字符型液晶，它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊