【正文】 控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的，現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（VR)、永磁式步進電機(PM),混合式步進電機(HB)和單相式步進電機等。步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，其原理是通過對它每相線圈中的電流和順序切換來使電機作步進式旋轉(zhuǎn)。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。因此對電動機的控制變得越來越重要了。驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進電機的轉(zhuǎn)速。永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小。它又分為兩相和五相:“。步進電機的相數(shù):是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。保持轉(zhuǎn)矩:是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。步進電機的一些特點:%5%，且不累積。，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。 本課題的背景和意義步進電機可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度進行高精度控制。上個世紀(jì)就出現(xiàn)了步進電動機，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動作原理和今天的反應(yīng)式步進電動機沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。計算機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力?，F(xiàn)階段，反應(yīng)式步進電機獲得最多的應(yīng)用。(2) 設(shè)計一個外圍驅(qū)動電路來驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)。CPU的生產(chǎn)制造技術(shù)，也朝著綜合性、技術(shù)性、實用性發(fā)展。單片機控制系統(tǒng)是以單片機（CPU）為核心部件，擴展一些外部接口和設(shè)備，組成單片機工業(yè)控制機，主要用于工業(yè)過程控制。此單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫1可作為高阻抗輸入端用。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。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。FLASH編程或效驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是他的第二個功能，如下表所示： P3口AT89C2051特殊功能端口引腳功能特性RXD（串行口輸入）TXD（并行口輸入）INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時計數(shù)外部輸入0）T1（定時計數(shù)外部輸入0）(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) P3口還接收一些用于FLASH閃速存儲器編程和程序效驗的控制信號。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。這個放大器與作為反饋器件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。10PF。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。步進電機具有快速啟/?？刂颇芰?，可在瞬間實現(xiàn)啟動和停止；3反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。1960年出現(xiàn)的ALGOL60是一種面向問題的高級語言，它離硬件比較遠，不宜用來編寫系統(tǒng)程序。1970年美國貝爾實驗室的Ken Thompson以BCPL語言為基礎(chǔ)， 又做了進一步簡化，設(shè)計出了很簡單的而且很接近硬件的B語言(取BCPL的第一個字母)，并用B語言寫了第一個UNIX操作系統(tǒng)，在PDP 7上實現(xiàn)。C語言既保持了BCPL和B語言的優(yōu)點(精練，接近硬件)，又克服了它們的缺點(過于簡單，數(shù)據(jù)無類型等)。1972年至1973年間， 在B語言的基礎(chǔ)上設(shè)計出了C語言(取BCPL的第二個字母)。原來的UNIX ，是用匯編語言寫的。例如VAX、 ATamp。1978年以后，C語言已先后移植到大、中、小、微型機上，已獨立于UNIX和PDP了。1983年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)根據(jù)C語言問世以來各種版本對C的發(fā)展和擴充，制定了新的標(biāo)準(zhǔn)，稱為ANSI C。1987年，ANSI又公布了新標(biāo)準(zhǔn)——87 ANSIC。目前廣泛流行的各種版本C語言編譯系統(tǒng)雖然基本部分是相同的，但也有一些不同。中級語言并沒有貶義，不意味著它功能差、難以使用、或者比B A S I C、P a s c a l那樣的高級語言原始，也不意味著它與匯編語言相似，會給使用者帶來類似的麻煩?？梢浦残员硎緸槟撤N計算機寫的軟件可以用到另一種機器上去。常見的數(shù)據(jù)類型是整型、字符型和實數(shù)型。這在強類型高級語言中是不允許的。雖然從嚴(yán)格的學(xué)術(shù)觀點上看，C語言是塊結(jié)構(gòu)（b l o c k s t r u c t u r e d）語言，但是它還是常被稱為結(jié)構(gòu)化語言。結(jié)構(gòu)化語言的顯著特征是代碼和數(shù)據(jù)的分離。這使得編寫共享代碼段的程序變得十分簡單。這已是人們普遍接受的觀點了?？梢源_信，一個好的函數(shù)不僅能正確工作且不會對程序的其它部分產(chǎn)生副作用。C O B O L的設(shè)計使程序員難以改變所編寫代碼的可靠性，甚至不能提高代碼的編寫速度。與其形成鮮明對照的是C 語言，由于程序生成、修改和現(xiàn)場測試自始至終均由真正的程序員進行，因而它實現(xiàn)了程序員的期望：很少限制、很少強求、塊結(jié)構(gòu)、獨立的函數(shù)以及緊湊的關(guān)鍵字集合。匯編語言的每個操作都對應(yīng)為計算機執(zhí)行的單一指令。最初，C語言被用于系統(tǒng)程序設(shè)計?？梢浦残怨?jié)省了時間和財力。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。對于Keil更詳細的介紹，可以參考一些專門書籍資料。這樣，在編譯的時候，其他的文件會被自動的導(dǎo)入到工程里來。 Keil軟件打開新工程界面點開后，在出現(xiàn)的對話框中選擇工程存在路徑，單擊“保存”后，出現(xiàn)（）界面。接下來的事，就是在這個工程里面加入自己的程序代碼。到目前為步，我們已經(jīng)建立了一個工程，也寫了一個程序代碼。在打開的對話框中，選擇剛存的文件路徑和對應(yīng)的擴展名。接著，Keil會打出下面的提示：Build target 39。選擇“Output”按圖示，將箭頭所指的多選框勾上，點“確定”。這個軟件是完全開源的，在這里也要感謝姚永平先生。 選單片機接下來插好下載線，接通開發(fā)板電源。 打開文件4 系統(tǒng)概述及設(shè)計 整體結(jié)構(gòu)此控制系統(tǒng)的硬件主要組成：51系列單片機、L298N、直流電壓源、鍵盤等。直流電壓源中斷鍵盤步進電機L298N控制信號AT89S52直流電壓源 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)作用本控制系統(tǒng)主要作用是通過單片機來控制步進電機旋轉(zhuǎn)，想要實現(xiàn)這一功能必須要對單片機軟件部分和硬件設(shè)計有很多的了解，軟件部分主要是通過C語言編譯而硬件部分是由單片機、L298N、直流電壓源、鍵盤等。隨著微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機的性價比越來越高，利用單片機實現(xiàn)步進電機控制將形成趨勢。以下部分是對電路的主要組成部分進行介紹講解。上電復(fù)位主要是一個是在系統(tǒng)加電的時候，能夠使單片機正常復(fù)位，并開始從0000H處開始執(zhí)行程序，而按鍵復(fù)位主要是在調(diào)試過程中，需要有一個復(fù)位按鍵，能夠方便的在運行時實現(xiàn)復(fù)位。200Ω的電阻是使電容C19的放電電流不至于太大。事實上對外接電容并沒有嚴(yán)格的要求，典型值選用20PF30PF的電容。一般上拉電阻取值為1KΩ10KΩ。 L298N驅(qū)動電路 L298N芯片簡介L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。這種電路由于管子工作只在飽合和截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高。Vss接邏輯控制的電源。給出了采用MAX232芯片的PC機和單片機串行通信接口電路，與PC機相連采用9芯標(biāo)準(zhǔn)插座。功能是產(chǎn)生+12V和12V兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。8腳（R1IN）、9腳（R1OUT）、10腳（T1IN）、7腳（T1OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 鍵盤的電路設(shè)計鍵盤是單片機十分重要的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。目前，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常見的觸點式開關(guān)按鍵。平時(按鍵不按下時)，按鍵的觸點是斷開狀態(tài)，按鍵被按下時，他們才閉合。 按鍵的確認按鍵的確認就是判別按鍵是否閉合，反映在電壓上就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平或低電平。程序控制掃描方式程序控制掃描方式是指單片機在空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描程序，并反復(fù)的掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中，CPU將不再影響鍵入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。定時掃描方式只要定時時間到，CPU就去掃描鍵盤，工作效率有了一定的提高。通過調(diào)用兩個中斷程序，以及延時程序來實現(xiàn)對步進電機的控制。這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為“中斷”。本系統(tǒng)中斷共有兩個，分別實現(xiàn)的功能是換向和暫停。EA=1。TL0=0x2c。本文構(gòu)建了一個步進電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件組成主要有：51系列單片機、L298N驅(qū)動電路、直流電壓源工作。并對步進電機轉(zhuǎn)速控制進行了設(shè)計。本系統(tǒng)控制靈活，簡單方便，制作成本低。. (48 – 24steps/revolution) PM motors as the name implies have permanent magnets added to the motor structure. The rotor no longer has teeth as with the VR motor. Instead the rotor is magnetized with alternating north and south poles situated in a straight line parallel to the rotor shaft. These magnetized rotor poles provide an increased magnetic flux intensity and because of this the PM motor exhibits improved torque characteristics when pared with the VR type.Hybrid (HB) The hybrid stepper motor is more expensive than the PM stepper motor but provides better performance with respect to step resolution, torque and speed. Typical step angles for the HB stepper motor range from 176。 angleto the fingers), then the thumb will point in the direction of the magnetic field.”Figure 2 shows the magnetic flux path developed when phase B is energized with winding current in the direction shown. The rotor then aligns itself so that the flux opposition is minimized. In this case the motor would rotate clockwise so that its south pole aligns with the north pole of the stator B at position 2 and its north pole aligns with the south pole of stator B at position 6. To get the motor to rotate we can now see that we must provide a sequence of energizing the stator windings in such a fashion that provides a rotating magnetic flux field which the rotor follows due to magnetic attraction.Figure 2 Magnetic flux path through a twopole stepper motor with a lag between the rotor and stator.Torque GenerationThe torque produced by a stepper motor depends on several factors.? The step rate? The drive current in the windings? The drive design or typeIn a stepper motor a torque is developed when the magnetic fluxes of the rotor and stator are displaced from each other. The stator is made up of a high permeability magnetic material. The presence of this high permeability material causes the magnetic flux to be confined for the most part to the paths defined by the stator structure in the same fashion that currents are confined to the conductors of an electronic circuit. This