【正文】 常的簡單。 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)： （一） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語 相數(shù)：產(chǎn)生不同對 N、 S磁場的激磁線圈對數(shù)。四拍運(yùn)行時步距角為θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） =度（俗稱半步）。 （二） 步進(jìn)電機(jī)動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語： 步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。稱之為失步 失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動是不能解決的。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動，其功用是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或是直線位移，就是給一個脈沖信號，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度或是前進(jìn)一步。圖 1 是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 永磁式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。它又分 為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。 靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。一般情況下 ，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 23倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸） 。n/60 P=2πnM/60 其 P 為功率單位為瓦， Ω 為每秒角速度，單位為弧度， n 為每分鐘轉(zhuǎn)速， M為力矩單位為牛頓 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動或停止都完全取決于脈沖的有無或頻率的高低。控制電路輸出的信號功率很低，不能提供步進(jìn)電機(jī)所需的輸出功率，必須進(jìn)行功率放大，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的功率驅(qū)動部分。繞組通電時，電感使繞組電流上升速度受到限制，因此影響電機(jī)繞組電流的大小。在 t=0 時刻，電壓 V 施加到該電路上時，電路中的電流變化規(guī)律為 : I(t)=V(1eRt/L)/R 通電瞬間繞組電流上升速率為 : di(0)/dt=V/t 經(jīng)過一段時間，電流達(dá)到最大值 : Imax=V/R L/R 定義為該電路的時間常數(shù)，是電路中的電流達(dá)到最大電流 Imax的 63%所需要的時間。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小與繞組的電流成正比，所以電機(jī)低速運(yùn)行時，電機(jī)能夠達(dá)到其額定轉(zhuǎn)矩，而在某一特定頻率以上運(yùn)行時，繞組電流隨著頻率的提高逐漸下降，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)逐漸減小，從而降低了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時帶負(fù)載能力。 單片機(jī)原理 單片機(jī)原理概述 單片機(jī)（ singlechip microputer）是把微型計算機(jī)主要部分都集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(jī)。人們需要通過人機(jī)對話，了解系統(tǒng)的工作情況和進(jìn)行控制。本設(shè)計是設(shè)計一款最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡單配置的系統(tǒng)。PROM ROM RAM 89C51 4K 128 2 32 1 6 24 低電壓 AT89C51 含 E178。不用紫外線擦除，提高了編程效率。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 與 MCS51 兼容 128*8 位內(nèi)部 RAM 可編程串行通道 P0口： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） 臨沂大學(xué) 11 TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 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） P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 I/O 口引腳： a： P0 口，雙向 8位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用； b： P1 口， 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口； c： P2 口， 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，與地址總線（高 8位）復(fù)用； d： P3口， 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用口。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 3 硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)整圖 系統(tǒng)整圖如圖 8所示，本系統(tǒng)采用外部中斷方式， p2 口作為信號的輸入部分， p0口為發(fā)光 LCD 顯示部分， p1 口作為電機(jī)的驅(qū)動部分。分別如圖 圖 10所示。如圖 11。如圖 13。如圖 15。 圖 16 復(fù)位部分 keiluvision4簡介及調(diào)試 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā) 系統(tǒng)，與匯編相比， C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 2020年 2月發(fā)布 Keil μ Vision4， Keil μ Vision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對窗口位置的完全控制的任何地方。 C 語言仿真如圖 17. 圖 17 keiluVision 調(diào)試 proteus 仿真步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) Proteus 仿真正轉(zhuǎn)局部圖。如圖 20。如圖 22. 圖 22 速度 1 正轉(zhuǎn)停止 臨沂大學(xué) 19 速度 2正轉(zhuǎn)停止。 圖 24 速度 3正轉(zhuǎn)停止 臨沂大學(xué) 20 速度 1反轉(zhuǎn)停止。 圖 26 速度 2反轉(zhuǎn)停止 臨沂大學(xué) 21 速度 3反轉(zhuǎn)停止。 圖 28 速度 2正轉(zhuǎn) 臨沂大學(xué) 22 速度 3正轉(zhuǎn)。 圖 30 速度 2 反轉(zhuǎn) 臨沂大學(xué) 23 1速度 3反轉(zhuǎn)。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 等多種編譯器。 系統(tǒng)程序框圖 系統(tǒng)分為電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、開始與轉(zhuǎn)速的幾部分組成，其主程序框圖如圖 32所示。 sbit KEY1=P2^0。 uchar temp。i++) { 臨沂大學(xué) 26 for(j=0。 E=1。 _nop_()。 E=1。 RS=0。 P0=co。 E=0。 RW=0。 } void init_1602(void) { write_1602Command(0x38)。 臨沂大學(xué) 28 write_1602Command(0x06)。 write_1602Command(0x0C)。=15。 write_1602Data(DData)。 Xamp。 X++。 P1=0xFF。 display_1602(RUN: ,0,1)。 else DisplayOneChar(4,0,39。 i=i%3。139。 DisplayOneChar(13,0,39。 case 2:delay_v=100。break。 flag=1。 flag=1。} P1=tab[temp]。} P1=tab[temp]。 通過系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，完成了全部的設(shè)計任務(wù)，具體功能如下：完成了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程，能通過按鍵電路控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，能實(shí)現(xiàn)啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度控制；通過編程實(shí)現(xiàn)了通過單片機(jī)能輸出四相八拍的脈沖控制序列。 后續(xù)工作： 在本次設(shè)計中更多的是注重整體功能的實(shí)現(xiàn)，注重的是操作簡單，所以本系統(tǒng)臨沂大學(xué) 32 采用了開環(huán)控制的方式，電機(jī)也是選用的最常用的步進(jìn)電機(jī)。 本設(shè)計的硬件制作部分完全是實(shí)行的手工焊接，沒有制作 PCB板，這樣的后果就是焊接完電路板之后容易出現(xiàn)問題，檢查麻煩，而且要是在后期全部制作調(diào)試都完成后再中途出現(xiàn)問題了檢查起來是相當(dāng)?shù)穆闊?。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。 *****年 *月 *日 。 在畢 業(yè)設(shè)計期間，我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗(yàn)和知識的老師，教會我正確的思考方式。 臨沂大學(xué) 33 參 考 文 獻(xiàn) [1]張友德 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M].上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社， 2020. 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