【正文】 脈沖分配，實現(xiàn)脈沖分配的方法有硬件法和軟件法兩種。硬件分配法由環(huán)行分配器來實現(xiàn)，軟件分配法由程序從計算機接口直接控制輸出脈沖的速度和順序[3]。 由于軟件法在電動機運行過程中，要不停產(chǎn)生控制脈沖，占用大量CPU時間，可能使單片機無法同時進行其他工作（如監(jiān)測等），所以本系統(tǒng)采用硬件法。使用一種8713集成電路芯片。8713屬于單極性控制，用于控制三相和四相步進電機，可以選擇以下不同的工作方式：216。 三相步進電動機，單三拍，雙三拍，六拍216。 四相步進電動機，單四拍，雙四拍，八拍8713可以選擇單時鐘輸入或雙時鐘輸入；具有正反轉(zhuǎn)控制、初始化復(fù)位、工作方式、和輸入脈沖狀態(tài)監(jiān)視等功能；所有輸入端內(nèi)部都設(shè)有斯密特整形電路，提高抗干擾能力；使用4~18V直流電源，輸出電流為20mA。8713有16個引腳，各引角功能如表21所列[4] 表21 8713引腳功能 引腳功能說明1正轉(zhuǎn)脈沖輸入端1.，2腳為雙時鐘輸入端2反轉(zhuǎn)脈沖輸入端3脈沖輸入端3，4腳為單時鐘輸入端4轉(zhuǎn)向控制端：0反轉(zhuǎn)；1正轉(zhuǎn)5，6工作方式選擇：00為三（四）拍；01，10為單三（四）拍；11為六（八）拍7三/四相選擇：0三相；1四相8地9復(fù)位端。低電平有效10，1112，13輸出端。四相用11110腳，分別代表A、B、C、D；三相用1111腳，分別代表A、B、C14工作方式監(jiān)視。0為單三（四）拍；1為雙三（四）拍；脈沖為六（八）拍15輸出脈沖狀態(tài)監(jiān)視，與時鐘同步16電源8713脈沖分配器與單片機接口如圖22 圖22 8713脈沖分配器與單片機接口圖 本系統(tǒng)選用單時鐘輸入方式，8713的3引腳為步進脈沖端，4引腳為轉(zhuǎn)向控制端，這兩個引腳的輸入均由單片機提供和控制，所以7腳均接高電平。由于采用了脈沖分配器，單片機只需提供步進脈沖，進行速度控制和轉(zhuǎn)向控制，脈沖分配的工作交給脈沖分配器來自動完成。因此CPU的負擔減少很多。二、功率放大電路 脈沖分配器8713的A、B、C三端輸出電流很小，而所用的三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動電流較大，每相靜態(tài)電流為3A。為滿足驅(qū)動要求，系統(tǒng)設(shè)計了步進電機功率驅(qū)動電路，如圖23所示（以A相為例） 圖2—3 步進電機功率驅(qū)動電路 電路采用三級晶體管放大，第一級用3DG6小功率管，第二級用3DK4中功率管，第三級用3DD15大功率管。LA為步進電機A相繞組。R15為限流電阻，保證電流穩(wěn)態(tài)值；D2為續(xù)流二極管，防止3DD15關(guān)斷時繞組反電勢擊穿管子。C9為加速電容，動態(tài)工作時，利用其旁路作用，使電機繞組電流上升加快，來改善電流波形的前沿，提高電機高頻性能[5]。第二章 系統(tǒng)軟件設(shè)計步進電機存在啟動時失步，停止時振蕩現(xiàn)象，這是影響步進電機控制精度的主要原因。因此，軟件設(shè)計主要介紹步進電動機位置控制和加、減速控制及程序?qū)崿F(xiàn)。 位置控制（一）位置控制設(shè)計步進電動機每走一步，步數(shù)減1，如果沒有失步的存在，當執(zhí)行機構(gòu)到達目標位置時，步數(shù)正好為0。因此，用步數(shù)等于0來判斷是否移動到目標位置，作為步進電動機停止運行信號。絕對位置參數(shù)可作為人機對話的顯示參數(shù)，或作為其他控制目的的重要參數(shù)，它與步進電動機的轉(zhuǎn)向有關(guān)，當步進電動機正轉(zhuǎn)時，步進電動機每走一步，絕對位置加1，當步進電動機反轉(zhuǎn)，絕對位置隨每次步進減1。硬件連接如圖22所示。（二）位置控制設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)中斷服務(wù)子程序框圖，如圖31所示，每兩次中斷步進電動機才走一步。 圖31 中斷服務(wù)子程序框圖 本程序使用資源：30H、31H——存放定時常數(shù)，低位在前； 32H~34H——存放絕對位置參數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前；35H、36H——存放步數(shù)（假設(shè)最大值占2字節(jié)），低位在前。 步進電動機的正反轉(zhuǎn)控制在主程序中實現(xiàn)，如果正轉(zhuǎn)，=1；如果反轉(zhuǎn)，=0。二、加減速控制（一）加減速控制設(shè)計 為滿足加減速控制要求，本系統(tǒng)步進電機按照指數(shù)加減速曲線進行控制，如圖32所示。 圖32 指數(shù)加減速曲線圖 系統(tǒng)按指數(shù)曲線加減速時，驅(qū)動脈沖頻率f與升數(shù)時間t的關(guān)系為： （31）式中fm為步進電機最高運行頻率；是決定時間快慢的時間常數(shù)，實際工作中可由實驗來確定。實際運行中，若步進電機運行頻率為fg，由式（公式31）可算出升速時間為： （32） 由于DSP是用定時器比較中斷方式來控制步進電機速度的，電機的加減速控制實際上是不斷改變定時器周期寄存器的裝載值。為了編程的方便，可由階梯曲線來擬合加速曲線，將升速段按照速度等間距均勻的離散為n檔，如圖33所示 。 圖33 加速曲線離散化圖 若步進電機啟動脈沖頻率為fg，穩(wěn)定運行最高頻率為fc，則相鄰速度級的頻率變化為： （33）則每一檔頻率fk為： （34）每一檔運行時間Tk為： （35）式中tr（fk）、tr（fk+1）分別為運行頻率fk及fk+1時的升速時間。各分檔速度的內(nèi)運行速度Nk為： （36）則加速過程總步數(shù)Nr為： （37）執(zhí)行加速控制時，對每檔的速度讀要計算在此臺階上應(yīng)走步數(shù)，然后以遞減方式查詢。當減至0時，表明該速度檔步數(shù)已走完，進入下一檔速度。同時，遞減加速過程總步數(shù)，直到加速過程走完。以上是對步進電機加速過程的處理方法，減速過程的處理方法同加速過程[6]。（二）加減數(shù)控制程序?qū)崿F(xiàn) 本程序的資源分配如下： R0——中間寄存器； R1——存儲速度級數(shù)；R2——存儲級步數(shù)； R3——加減速狀態(tài)指針，加速時指向35H，恒速時指向37H，減速時指向3AH； 32H~34H——存放絕對位置參數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前； 35H~36H——存放加速總步數(shù)（假設(shè)用2字節(jié)），低位在前； 37H~39H——存放恒速總步數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前； 3AH~3BH——存放減速總步數(shù)（假設(shè)用2字節(jié)），低位在前定時常數(shù)系列存放在以ABC為起始地址的ROM中。初始R3=35H，R1，R2都有初使值。加減速程序框圖如圖34所示 圖34 加減速程序框圖 致謝詞：在本設(shè)計完成之際，我要向所有給予我指導(dǎo)、關(guān)心、支持和幫助的人表示最衷心的感謝!在設(shè)計本系統(tǒng)的過程中，我的指導(dǎo)老師劉生建老師給了我悉心的指導(dǎo)和幫助，他為本設(shè)計的研究和撰寫提供了各種技術(shù)資料和技術(shù)咨詢，特別是劉老師在許多關(guān)鍵問題上的正確指導(dǎo)才能使得我的設(shè)計得以順利完成。本人在設(shè)計之前也閱讀了大量的相關(guān)的文獻資料，從中汲取了豐富的知識，借此機會向我的導(dǎo)師和這些作者表示衷心的感謝！參考文獻[1]許曉蜂。電機及拖動。[M]。高等教育出版社，2007[2]劉亞東，李從心，王小新。步進電機速度的精確控制。[J]。上海交通大學(xué)出版社，2001，35，（10）：15171520[3]周慶貴，黃章。電氣控制技術(shù)。[M]。化學(xué)工業(yè)出版社，2007[4]王曉明。電動機的單片機控制。[M]。北京航天航天大學(xué)出版社，2007[5]孟武勝，李亮。基于AT89C52單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計。[J]。測控技術(shù)，2006，25（11）：4547。[6]王瑾，基于DSP和CAN總線的步進電機控制系統(tǒng)。[J]。電子測量技術(shù)，2009，31（1）：112115附錄1 系統(tǒng)程序；相關(guān)參數(shù)定義MAICHONG BIT FANGXIANG BIT FINISH BIT JUEDUIMAICHONG_L EQU R5JUEDUIMAICHONG_M EQU R6JUEDUIMAICHONG_H EQU R7DANGQIANWEIZHI_L EQU 30HDANGQIANWEIZHI_M EQU 31HDANGQIANWEIZHI_H EQU 32HSHEDINGWEIZHI_L EQU 33HSHEDINGWEIZHI_M EQU 34HSHEDINGWEIZHI_H EQU 35HJIASU_STEP_L EQU 36HJIASU_STEP_H EQU 37HHENGSU_STEP_L EQU 38HHENGSU_STEP_M EQU 39HHENGSU_STEP_H EQU 3AHJIANSU_STEP_L EQU 3BHJIANSU_STEP_H EQU 3CHDANGQIANSUDU EQU 3DH ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0