【正文】 發(fā)現(xiàn)步進電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進電機用得最多。display； 揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 III 目 錄 摘 要 ....................................................... I Abstract .................................................... II 第一章 緒論 ................................................. 1 步進電機概述 .......................................... 1 課題研究的主要內容 .................................... 2 研究內容 ........................................ 2 論文安排 ........................................ 2 第二章步進電機控制系統(tǒng)設計方案 ............................... 3 步進電機的系統(tǒng) ........................................ 3 步進電機的失步現(xiàn)象 .................................... 5 步進電機控制系統(tǒng)的組成 ................................ 6 系統(tǒng)的控制過程 ........................................ 7 第三章 步進電機控制系統(tǒng)硬件部分 .............................. 9 硬件電路圖 ............................................ 9 采用 51 系列單片機 AT89C51 作為控制器 .................. 10 AT89C51 的主要性能 ............................. 10 AT89C51 引腳功能說明 ........................... 10 步進電機的驅動電路 ................................... 15 LED 顯示電路 ......................................... 16 LED 顯示器的結構原理 ........................... 16 LED 顯示接口 ................................... 18 可編程鍵盤 /顯示控制器 ZLG7290 電路工作原理 ............ 19 ZLG7290 概述 ................................... 19 管腳、引線與功能 ............................... 21 ZLG7290 鍵盤、顯示接口電路設計 ................ 24 脈沖分配 ............................................. 26 第四章 步進電機控制系統(tǒng)軟件部分 ............................. 30 定時器中斷服 務 ....................................... 30 定時器初值 ..................................... 30 定時器中斷服務子程序 ........................... 31 速度控制 ............................................ 31 第五章 總結 ................................................. 35 揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 IV 致謝 ........................................................ 36 參考文獻 .................................................... 37 附錄 ........................................................ 38 揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 1 第一章 緒論 本章將簡要介紹步進電機的發(fā)展過程 、步進電機在日常生活中的 廣泛應用、步進電機 作為數(shù)字控制電動機 的主要特點 以及 本次研究的主要內容 和論文安排 。 adopt a single voltagedriven approach drive motor to drive the load operation。 關鍵詞： 單片機 ； 步進電機；速度控制 。揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 I 摘 要 本設計中首先介紹了步進電機的工作原理、控制特點和運行狀態(tài)，然后給出了步進電機的單片機控制系統(tǒng)的總體設計方案。ZLG7290。 use of keyboard, display 8279 can be dedicated to simple hardware and less software overhead to achieve keyboard and LED display interface. Finally introduce the hardware and software implementation methods in detail. Key words: SCM。 步進電機 概述 步進電機最早是在 1920 年由英國人所開發(fā)。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一 ， 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。一般電動機都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態(tài)，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。步進電機在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面比傳統(tǒng)的閉環(huán)控制直流伺服電動機有較好的性能。 2. 硬件電路部分： 第三 章詳細介紹了系統(tǒng)的控制核心 AT89C51 單片機， 驅動電路， 顯示電路和 ZLG7290 芯片。 反應式步進電動機的轉子是由軟磁材料制成的，轉子中沒有繞組。轉子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，所以步距角一般很大。從圖中可以看出，它分成轉子和定子兩部分。 三相六拍工作方式 正轉： A? AB? B? BC? C? CA 反轉： A? AC? C? CB? B? BA 六拍工作方式是單三拍與雙三拍交替使用的一種方法，磁場旋轉一周，通電需要換相 6次，即所謂“六拍”，轉子才轉動一個齒距角。 圖 22（ a）單四拍 （ b）雙四拍 （ c）八拍 揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 5 步進電機的 失步現(xiàn)象 步進電機 有一個技術參數(shù)：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。下面對振蕩和失步的原因進行分析，并給出解決方法。 振蕩失步的過程如下：在第 1個脈沖到來后，轉子經歷了一次振蕩。 失步 步進電動機失步的原因有 2 種： ① 轉子的轉速慢于旋轉磁場的速度，或者說 慢于換相速度。 ② 轉子的平均速凍大于旋轉磁場的速度。 阻尼方法 消除振蕩市通過增加阻尼的方法來實現(xiàn)的，主要有機械阻尼和電子阻尼兩大類。 單片機通過脈沖分配 和驅動電路帶動步進電動機運轉。單片機的控制信號作用于脈沖分配器，本設計中采用 8713脈沖分配器可以很好的減輕單片機的工作量。在步進電動機的單片機控制中，控制信號由單片機產生。例如，三相步進電動機的單三拍工作方式，其各相通電的順序為 A? B? C，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制 A、 B、 C相的通電和斷電。 對 于步進電機的驅動一般有兩種方法，一種是通過 單片機 直接來驅動，這種方法一般不宜采用，因為 單片機 的輸出電流脈沖是特別小的它不能足以讓步進電機的轉動；別一種是通過 單片機 來間接驅動，就是把從 單片機 輸出的信號進行放大，然后 直接驅動或是再通過光電隔離間接來驅動步進電機，這種方法比較安全可靠。本系統(tǒng)的硬件電路圖如 41所示。因此 AT89C51 是一種功能強 ， 靈活性高 ， 且價格合理的單片機 ， 可方便地應用在各種控制領域。 ● GND：電源地。 ● XTAL2：接外部晶體的另一個引腳。 時鐘產生和復位電路 。本電路選用的電容為 30pF，晶振頻率為 12MHz。一般情況下，無論是機械 振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。石英晶振起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個 3V 左右的正弦波，以便使 MCS51 片內的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。單片機在開機時都需要復位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 圖 34 復位電路 上圖為上電復位和按鍵復位電路。 ● ALE/PROG ：低字節(jié)地址鎖存信號 ALE（ Address Latch Enable） 在系統(tǒng)擴展時， ALE 的下降沿將 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據的分時傳送。 如果需要的話 ,通過對專用寄存器 (SFR)區(qū)中 8EH 單元的 D0 位置數(shù) ,可禁止 ALE 操作 .該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條 MOVX 或 MOVC 指令期間，ALE 才會被激活 .另外，該引腳會被微弱拉高 ,單片機執(zhí)行外部程序時，該設定禁止 ALE 位無效。 當 EA信號接地時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H~FFFFH；當 EA接 Vcc 時，對 ROM 的讀操作從內部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 當使用片外存儲器及外擴 I/O 口時， P0 口作為低字節(jié)地址 /數(shù)據復用線。 P0 口可驅動 8 個 TTL 負載。用作輸入時，應先將輸出鎖存器置 1。在編程 /校驗時， P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 ● P3 端口 (— )： 8 位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電阻。它可驅動 4 個 TTL 負載。單電壓驅動是步進電機控制中最為簡單的一種驅動電路， 電動機繞組在工作時只用一個電壓源對繞組供電。這種驅動方法保證了低頻段仍然具有單電壓驅動的特點，在高頻段具有良好的高頻性能，但仍沒擺脫單電壓驅動的弱點，在限流電阻上仍然會產生損耗和發(fā)熱。對于斬波電路驅動則可以克服這種缺點，并且還可以提高步進電機的效率。細分控制的電路一般分為兩類，一類是采用線性模擬功率放大器的方法獲得階梯形電流，這種方法簡單，但效率低。 LED 顯示器的結構原理 發(fā)光二極管 LED 是利用 PN結把電能轉換成光能的固體發(fā)光器件，根據制造材料的不同，可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可見光束。 8 段 LED 顯 示器有共陰極和共陽極兩種結構，分別如圖 35（ b）、（ c）所示。顯然，將 CPU 的數(shù)據線與 LED 各段引腳相連，控制輸出的數(shù)據就可以使 LED 顯示不同的字符 。如此，通過不同的段選碼 ，即可顯示出不同的相應字符。占用 I/O 口資源多，線路復雜、硬件成本高；又因為同時顯示，所以功耗大，為了簡化硬件電路，降低成本，在單片機應用系統(tǒng)中常采用動態(tài)顯示的方法，解決多位 LED 顯示的問題。 8 位動態(tài)顯示電路只需要兩個 8 位的口。如此循環(huán)，使每個顯示器件顯示該位應顯示的字符。 WR、 RD為來自單片機的讀、寫控制信號。 定時控制包含基本計數(shù)器。 3. 掃描計數(shù)器 掃描計數(shù)器有兩種工作方式。 揚州大學本科畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計用紙 20 4. 回復緩沖器、鍵盤去抖動及控制 來自 RS0～ RS7的 8根回復線的回復信號，由回復緩沖器緩沖并鎖存。 D5D4D3 來自掃描計數(shù)器，是按下鍵的行列編碼，而 D2D1D0 則來自行 /列計數(shù)器，它們是根據回復信號而確定的行 /列編碼。 在鍵盤或選通方式工作時，它是 FIFO 寄存器，其輸入或讀出遵循先入先出的原則。 在傳感器矩陣方式工作中，這個存儲器又是傳感器存儲器。在顯