【正文】 21 AT89C52 單片機(jī)引腳特征 引腳說明 VCC： 電源電壓。當(dāng) 1s 被寫入端口 0 引腳，該引腳可作為高阻輸入。在程序都需要外部上拉電阻核查。作為輸入，端口 1pins 被外部拉低，將輸出目前由于內(nèi)部上拉電阻的電流（ IIL）。端口 2 輸出緩 沖器可吸入 /源四TTL 投入。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。端口 3 輸出緩沖器可吸入 /源四TTL 投入。 端口 3 也接收到對 Flash 編程的一些控制信號和驗(yàn)證。作為輸入， 端口 3pins 被外部拉低，將輸出目前由于上拉電流（ IIL）。端口 2 也接收高位地址位和一些在 flash 編程和校驗(yàn)的控制信號。作為輸入，端口 2pins 被外部拉低，將輸出目前由于內(nèi)部上拉電阻的電流（ IIL）。端口 1 期間也接收低位地址字節(jié)Flash 編程和驗(yàn)證。端口 1 輸出緩沖器可吸入 /源四TTL 投入。在這種模式下， P0有內(nèi)部上拉。 P0 口 ： 端口 0 是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口?？臻e模式停止 CPU，而 RAM，定時 /計(jì)數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。該單片機(jī)具有集成度高，程序不易流失，并且保持時間長很受歡迎，并且對 MCS51 指令系統(tǒng)也完全兼容。 AT89C52 高速單片機(jī) AT89C52 單片機(jī)介紹 AT89C52 單片機(jī)是由美國 ATMEL 公司生產(chǎn)，具有低電壓高性能等特點(diǎn)。 最后，通過液晶顯示模塊來顯示參數(shù)。 其次來說，由于單片機(jī)輸出的脈沖信號很微弱，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，所以，我們需要添加功率驅(qū)動芯片。該裝置 采用 Atmel的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，是 與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 和 80C52 指令集和引腳兼容。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)部分采用專用芯片 ULN2020A 進(jìn)行控制，其輸出管腳 IC4C了解四相六線步進(jìn)電機(jī)的相序控制端。 用單片機(jī)來產(chǎn)生這個脈沖信號，通過單片機(jī)的 P1 口輸出脈沖信號， 而 因?yàn)樗x電機(jī)是四相的，所以只需要 P1 口的低四位 ~ 分別接到電機(jī)的四根電線上。 二． 軟件部分 （ 1） 系統(tǒng)復(fù)位初始化； （ 2） 鍵盤掃描與處理； （ 3） 液品顯示器初始化掃描程序； （ 4） 定時器中斷服務(wù)程序； （ 5） 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)控制程序； （ 6）步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)控制程序； （ 7）步進(jìn)電機(jī)減速控制程序； （ 8）步進(jìn)電機(jī)加速控制程序； （ 9）步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)控制程序。 利用洞洞板進(jìn)行原件的焊接， 利用開發(fā)板進(jìn)行程序的燒錄。 （ 4） 系統(tǒng)硬件和軟件仿真。本系統(tǒng)需要在 PROTEUS 仿真平臺下進(jìn)行預(yù)測試，因此，在電路設(shè)計(jì)時要考慮到仿真元件的可移植性，和易購買性，以便于進(jìn)行系統(tǒng)硬件仿真。 綜上所述，論文需要對以下幾個方面內(nèi)容進(jìn)行研究與探討： （ 1）系統(tǒng)硬件的選擇。以保證功能的正常運(yùn)行。從而對系統(tǒng)進(jìn)行整體的程序設(shè)計(jì)。） 表 為序列分配表，圖 為接線指示圖 。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距?？梢酝ㄟ^控制脈沖個來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈 15 沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 圖 凸極磁化轉(zhuǎn)子的電機(jī)圖 14 圖 凸極磁 化轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩與功率角關(guān)系曲線 永磁轉(zhuǎn)子步進(jìn)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 圖 ，步進(jìn)電機(jī)的一相線圈電阻為 R ，外加電壓 R ，電流為 I 時，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 n 轉(zhuǎn) /秒。 圖 VR型步進(jìn)電機(jī) ,其外側(cè)定子磁極以 0n 速度旋轉(zhuǎn)，電磁力即產(chǎn)生吸引力以 平衡 負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以負(fù)載角 ? 工作。實(shí)際歩進(jìn)電機(jī)的定子不是如圖 所示的永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，所謂兩相電機(jī)，是指空間相差 /2? 的兩個線圈，通過相差 /2? 相位差的交流電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 圖 PM 型步進(jìn)電機(jī)對數(shù) Nt 為 1 的情況 如圖 ，定子位于氣隙外側(cè)，轉(zhuǎn)子位于氣隙內(nèi)測，定于與轉(zhuǎn)子皆為永久磁鐵，外側(cè)的定子以 0T 的 速度逆時針旋轉(zhuǎn)，代表旋轉(zhuǎn)磁場。脈沖電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的概念如圖 所示。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)要按一定速度運(yùn)行時，只要產(chǎn)生一定的頻率的連續(xù)脈沖，就可以決定步進(jìn)電機(jī)的總旋轉(zhuǎn)角度，停止位置，加速，勻速，減速等的變速過程。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的基本結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的基本電路結(jié)構(gòu)如圖 。此時的位置平衡力是由步進(jìn)電機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的。激勵磁場相切換的次數(shù)與頻率決定了轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的最終角度與速度。 DC電機(jī)或無刷電機(jī)要作位置控制和速度 控制時， 轉(zhuǎn)子的位置或速度的倍號必須反饋給控制器，即要加 反饋 傳感器 .圖 ，相對的，圖 所示的開環(huán)控制不必特別在轉(zhuǎn)子加裝位置或速度傳感器電路，因此，包含驅(qū)動電路的歩進(jìn) 電機(jī) 的整體費(fèi)用一般比較便宜。圖 為步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動電路的功能框圖。如果將負(fù)載鏈接在電機(jī)軸上，就可以對負(fù)載進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度的位置控制；改變脈沖頻率就可改變旋轉(zhuǎn)速度，故改變速度，就是要改變圖 的開關(guān) 1S , 2S , 3S 的切換頻率，即開關(guān) 1S , 2S , 3S 的切換頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比。同樣， 3S 順序打開為 ON 狀態(tài)， 2S 轉(zhuǎn)為 OFF 狀態(tài)，電機(jī)轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過一個步距角。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路功能 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的任務(wù)，是按順序指令切換 DC 電源的電流流入步進(jìn)電機(jī)的各相線圈。 7 第二章 步進(jìn)電機(jī)概述 步進(jìn)電機(jī)概要 步進(jìn)電機(jī)的地位 電機(jī)有各種分類方式，如用電壓種類分類時，有 AC 驅(qū)動與 DC 驅(qū)動；用旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率關(guān)系分類是，則有同步電機(jī)和異步電機(jī)。 第五部分 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，介紹個軟件功能以及模塊。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的概 6 念、發(fā)展歷程、主要內(nèi)容及其軟件構(gòu)成和發(fā)展趨勢。 （ 1） 設(shè)計(jì)一套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，并通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證。細(xì)分驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動和控制技術(shù)對步進(jìn)電機(jī)控制開說，可以說是該類型技術(shù)的一個質(zhì)的飛躍 本課題研究目的與內(nèi)容 根據(jù)上文所述本課題的研究方向則為：采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的精準(zhǔn)控制。 細(xì)分驅(qū)動就是在每次脈沖切換的時候，不將繞組的全部電流導(dǎo)通或斷開。 為了改善恒定電流驅(qū)動方式的頻率特性，出現(xiàn)了一個低電壓驅(qū)動低速，高速，高電壓驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，讓其成為一個有脈沖頻率控制的可變輸出電壓的開關(guān)穩(wěn)壓驅(qū)動電源。盡管如此，使用這樣的電動機(jī) 5 驅(qū)動模式，電流波形在凹工作的開始卷繞工作在高壓低端和收斂性，從而導(dǎo)致在該電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的下降。它提高了步進(jìn) 電機(jī)的頻率響應(yīng)，降低了電機(jī)的共振。 單電壓驅(qū)動方式一般是改變點(diǎn)擊的時間常數(shù)，來提高高頻特性的驅(qū)動電路。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的基本類型 步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)在上個世紀(jì)。 變頻器或 PLC 控制：在一些要求精確控制的場合，來使用變 頻器或 PLC 來控制步進(jìn)電機(jī)無疑是一個很好的選擇。這些特定關(guān)系，在負(fù)載限度的范圍中，負(fù)載大小，電源電壓，環(huán)境條件等因素都不會對其造成影響。推動著制造業(yè)進(jìn)入了一個全新的階段。二戰(zhàn)以后，各行業(yè)的科技都有了很大的發(fā)展，并且用于制造業(yè)的的技術(shù)越來越廣泛。同時，對步進(jìn)電機(jī)的控制要求也越來越高。隨著我國乃至全世界的工業(yè)水平不斷的上升，以步進(jìn)電機(jī)為動力核心的工業(yè)設(shè)備在各個工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的十分廣泛，可以說，在各個領(lǐng)域，步進(jìn)電機(jī)可以說無處不在。 關(guān)鍵詞 ： 步進(jìn)電機(jī)； AT89C52 單片機(jī)； ULN2020AN 驅(qū)動 2 Abstract Stepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive amp。用先設(shè)計(jì) 軟硬件，再實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證的方法，設(shè)計(jì)出了整套基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī) V 指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長 ： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 I 目錄 摘 要 ....................................................................................................... 1 Abstract ......................................................................................................... 2 第一章 緒論 ................................................................................................. 3 前言 .............................................................................................................................. 3 國內(nèi)外研究概況 .......................................................................................................... 3 國內(nèi)外常見的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) .................................................................... 3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的基本類型 ........................................................................ 4 本課題研究目的與內(nèi)容 .............................................................................................. 5 論文章節(jié)安排 .............................................................................................................. 5 第二章 步進(jìn)電機(jī)概述 ......................................... 7 步進(jìn)電機(jī)概要 .............................................................................................................. 7 步進(jìn)電機(jī)的地位 ................................................................................................ 7 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)