【正文】 同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示step2位置。在第3步中，兩相定子的a相和b相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示step3位置。在第4步中，兩相定子的b相和A相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示step4位置。按照這樣的通電方式電機就轉(zhuǎn)過了一周。兩相步進時，轉(zhuǎn)子與定子兩相之間的軸線處對直。由于兩相一直通電，本方法比“單相通電”%的力矩，但輸入功率卻為2倍。 兩相電機的雙相通電步進順序步進電機的半步工作方式，電機也可在轉(zhuǎn)換相位之間插入一個關(guān)閉狀態(tài)而走“半步”。這將步進電機的整個步距角一分為二。例如，一個90176。的步進電機將每半步移動45176。但是，與“兩相通電”相比，半步進通常導致15%～30%的力矩損失（取決于步進速率）。在每交換半步的過程中，由于其中一個繞組沒有通電，所以作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力要小，造成了力矩的凈損失。從原理圖我們很容易看到半步工作方式其實就是將兩相電機的單相通電工作方式和兩相電機的雙相通電工作方式相互結(jié)合起來。兩相步進電機的工作模式有兩相四拍和兩相八拍等兩種。 步進電機的工作特點本設(shè)計選用了型號為42BYG型的感應(yīng)子式步進電機，它與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。就目前步進電機的應(yīng)用情況來說，步進電機的自身特點具體歸納起來有：(1) 電機必須加驅(qū)動才可以運轉(zhuǎn)，驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候步進電機靜止，如果加入適當?shù)拿}沖信號，步進電機就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比。(2) 步進電機具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性。(3) 改變驅(qū)動器輸入脈沖的順序，可以方便的改變電機的轉(zhuǎn)動方向。(4) 位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可以要求更高精度時組成 閉環(huán)控制系。(5) 電機停止轉(zhuǎn)動的時候具有自鎖功能。(6) 步距角選擇范圍大，可在幾十角分至180度大范圍內(nèi)選擇。在小步距情況下，通?？梢栽谠降退傧乱愿咿D(zhuǎn)矩運行，因而可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動負載工作。(7) 步進電機不能使用普通的交流電源驅(qū)動。(8) 一般步進電機的精度是步進角的3%~5%，且步距誤差不會長期積累。(9) 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降：當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。(10) 步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定頻率就無法啟動,：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。本章分別從步進電機的分類和步進電機的工作原理以及步進電機的工作特點等方面詳細的介紹了步進電機。 其中步進電機的分類是從總體上介紹了步進電機的情況；步進電機的原理一節(jié)是就本設(shè)計所使用的感應(yīng)子式步進電機的工作原理做了詳細的介紹，應(yīng)該屬于是重點掌握的部分；步進電機的工作特點一節(jié)詳細的清楚的一條一條的列出了步進電機的工作特點，了解這些特點對我們步進電機的選擇和應(yīng)用具有很好的參考作用?？偟膩碚f通過這一章的介紹，我們對步進電機有了一個總體的也比較全面的了解和掌握。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計/論文3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本設(shè)計硬件系統(tǒng)主要有集成電路組成，其中控制器使用AT89S51.、步進電機驅(qū)動器使用L298等；集成電路具有可靠性高，穩(wěn)定性強的特點。本設(shè)計采用單片機AT89S51來作為整個步進電機控制系統(tǒng)的運動控制核心部件，采用了電機驅(qū)動芯片L298及其外圍電路構(gòu)成了整個系統(tǒng)的驅(qū)動部分，再加上作為執(zhí)行部件的步進電機來構(gòu)成了一個基本的步進電機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的具體功能和要求如下：（1）單片機最小系統(tǒng)板的設(shè)計；（2）設(shè)計兼有兩相兩拍和兩相四拍的脈沖分配器；（3）實現(xiàn)步進電機的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制；（4）.驅(qū)動電路可提供電壓為12V，；（5）能實現(xiàn)步進電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分；（6）步進電機的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管顯示；（7）鍵盤掃描電路的設(shè)計。 系統(tǒng)的組成及其對應(yīng)功能簡述整個系統(tǒng)的組成包括單片機最小系統(tǒng)，電機驅(qū)動模塊，串口下載模塊，數(shù)碼管顯示模塊，電機驅(qū)動電流檢測模塊，獨立按鍵等模塊組成。單片機最小系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的控制核心，它主要負責產(chǎn)生控制步進電機轉(zhuǎn)動的脈沖，通過單片機的軟件編程代替環(huán)形脈沖分配器輸出控制步進電機的脈沖信號，步進電機轉(zhuǎn)動的角度大小與單片機輸出的脈沖數(shù)成正比步進電機轉(zhuǎn)動的速度與輸出的脈沖頻率成正比，而步進電機轉(zhuǎn)動的的方向與輸出的脈沖順序有關(guān)。同時單片機系統(tǒng)還負責處理來自電機驅(qū)動電流檢測模塊檢測到的電流值。與此同時，單片機將會把電機轉(zhuǎn)速，電機的轉(zhuǎn)動方向，以及電流檢測模塊檢測到的電機驅(qū)動的電流通過數(shù)碼管顯示出來。 計算機 獨立按鍵控制模塊 串口通信模塊 單片機最小系統(tǒng) 電機驅(qū)動模塊 步進電機數(shù)碼管顯示模塊 驅(qū)動電流檢測模塊 電機驅(qū)動模塊負責將單片機發(fā)給步進電機的信號功率放大，從而驅(qū)動電機工作。串口下載模塊主要是負責實行計算機和單片機之間的通信，將在計算機里面編寫好的程序下載到單片機芯片當中。數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機轉(zhuǎn)速，電機轉(zhuǎn)向，和通過電機的電流等系統(tǒng)的實時信息。電機驅(qū)動電流檢測模塊主要是檢測通過電機驅(qū)動芯片的電流，然后通過運放將檢測到的信號放大，最后將放大后的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0804處理后送給單片機。獨立按鍵作為一個外部中斷源，和單片機端口連接，通過它設(shè)置了電機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加速，減速，顯示電機電流等功能。采用了中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成了對步進電機的最佳的及時的控制。本節(jié)主要是在第一章和第二章的基礎(chǔ)上引出了本論文將要采用的設(shè)計方案，并詳細的清楚的一條條列出了設(shè)計要實現(xiàn)的基本設(shè)計要求。然后是基于我的設(shè)計方案，比較簡單的但有條理的描述了系統(tǒng)的各個部分的組成以及其對應(yīng)的基本功能。通過這一章的內(nèi)容，我們能對本設(shè)計有一個簡單的總體的把握，既是能清楚的知道本題目的設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計方法，以及最終的預(yù)期目標。 單片機最小系統(tǒng)AT89S52是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kbytes 的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強大。1功能特性概述AT89S52 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I ／O 口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16 位定時／計數(shù)器，一個5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S52 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。2引腳功能說明。 AT89S52該設(shè)計使用到的單片機AT89S51對應(yīng)管腳引腳功能圖詳細說明如下。（1）VCC：電源電壓； GND：地。（2）P0 口：P 0口是一組8位漏極開路型雙向I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8 個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在F1ash 編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）。（3）P1 口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I ／O 口，Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。（4）P2 口：P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I ／O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL ）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@Ri 指令）時，P2 口線上的內(nèi)容 （也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū) P2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗時，P2 亦接收高位地址和其它控制信號。（5）P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I ／O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動 （吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“l(fā)”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 （IIL ）。P3口除了作為一般的I ／O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。表31P3口的引腳及功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）端口引腳第二功能INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）T1（定時/計數(shù)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）（6）RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR中 AUXR的DISRT0位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0 位缺為RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。（7）ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄