【正文】 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 附錄 1 實(shí)物圖 實(shí)物圖 1 常態(tài) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 實(shí)物圖 2 正轉(zhuǎn)速度 0 檔 實(shí)物圖 3 正轉(zhuǎn)速度 1 檔 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 實(shí)物圖 4 正轉(zhuǎn)速度 2 檔 實(shí)物圖 5 正轉(zhuǎn)速度 3 檔 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 實(shí)物圖 6 正轉(zhuǎn)速度 4 檔 實(shí)物圖 7 正轉(zhuǎn)速度 5 檔 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 實(shí)物圖 8 反轉(zhuǎn)速度 0 檔 實(shí)物圖 9 反轉(zhuǎn)速度 1 檔 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 實(shí)物圖 10 反轉(zhuǎn)速度 2 檔 實(shí)物圖 11 反轉(zhuǎn)速度 3 檔 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 實(shí)物圖 12 反轉(zhuǎn)速度 4 檔 實(shí)物圖 13 反轉(zhuǎn)速度 5 檔 。 這些都要感謝我的指導(dǎo) 老師 鄭老師 ，使我在 步進(jìn)電機(jī)實(shí)踐知識方面得到了很大的提高 ， 謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師 致以最衷心的感謝！ 衷心感謝我的同學(xué)們，在我的學(xué)習(xí)和研究過程中，他們始終在鼓勵和支持我，和他們探討問題使我受益良多，通過我們之間的交流，使我增長了學(xué)識，拓寬了知識面，他們的一些建議給我很大的啟示，使我在研究工作中受益匪淺。步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。由于時間的原因，設(shè)備的原因，實(shí)驗(yàn)做的不 夠 好 ，相關(guān)驗(yàn)證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富。而 且整個系統(tǒng)所包 含的技術(shù)幾乎包括了現(xiàn)本科學(xué)?？刂茖I(yè)所要求的知識，有利于實(shí)踐 取得最大效果。后來仔細(xì)看了步進(jìn)電機(jī)工作原理，原來步進(jìn)電機(jī)要正常實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，四個相序必須弄清。 這樣能讓按鈕和程序同步走動 [11]。 電路板焊接好以后，首先要檢查一下電路設(shè)計(jì)是否合理、元器件焊接是否正確，焊接好以后需要仔細(xì)檢查。由于編譯只能檢查是否存在語法錯誤，所以還要看是否存在邏輯錯誤。 default:break。 //輸出對應(yīng)的相 可以 自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(400)。 //顯示“ 4” } break。i++) //4 相 { P1=B_Rotation[i]。 //顯示“ B” P0=0x30。i4。 //改變這個參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 P2=0x00。 case 2: for(i=0。 //輸出對應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(2800)。break。 if(speed==0) speed=0。 if(S1==0) { speed++。 //顯示“ 5” } break。i++) //4 相 { P1=F_Rotation[i]。 //顯示“ F” P0=0x19。i4。 //改變這個參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 P2=0x8e。 case 3: for(i=0。 //輸出對應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(2200)。 //顯示“ 1” } break。i++) //4 相 { P1=F_Rotation[i]。P2=0x8e。 if(S2==0) { if(speed0) speed。 while(1) { while(K1==0) { if(S1==0) { Delay(8000)。 sbit K2=P3^5。//正轉(zhuǎn)表格 unsigned char code B_Rotation[4]={0x40,0x20,0x10,0x08}。 系統(tǒng)程序框圖 系統(tǒng)程序包括電機(jī)正轉(zhuǎn)、電 機(jī)反轉(zhuǎn)、電機(jī)加速和電機(jī)減速幾個部分 。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 49 總電路圖 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第五章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境 本設(shè)計(jì)的編程環(huán)境使用的是 Keil uVision4, 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。 7805 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它使用起來非常方便，用很簡單的電安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 路即可以輸入一個 直流穩(wěn)壓電源，它的輸入電壓恰好為 5V，剛好是 51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，它有很多的系列如 KA780 ADS780 CW7805 等等，性能有微小的差別，用的最多的還是 L7805，它的圖如下圖所示。 X78XX系列是三端正電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式是 出，應(yīng)用非常的廣泛。 因?yàn)榘l(fā)光二極管導(dǎo)通的方向是一定的（導(dǎo)通電壓一般取為 ），這八個發(fā)光二極管的公共端有兩種：可以分別接 +5V（即為共陽極數(shù)碼管）或接地（即為共陰極數(shù)碼管）；故可分共陽極（公共端接高電平或 +5V 電壓）和共陰極（共低電平或接地）兩種數(shù)碼管 。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的 P0 口和 P2 口。 ULN2020 的每對達(dá)林頓管都有一個 ? 串聯(lián)電阻，可以直接和 TTL 或 5V CMOS 裝置。它是由 7 對 NPN 達(dá)林頓管組成的，它的高電壓輸出特性和陰極箝位二極管可以轉(zhuǎn)換感應(yīng)負(fù)載。將 K1打到右邊， K2 打到左邊，步進(jìn)電機(jī)也不動，按按鈕 S3，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)， 也就是逆時針旋轉(zhuǎn)，也是按 S2 加速，按 S3減速，此時與正轉(zhuǎn)時候的情況一樣了 。通過 K K2 狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的換向功能。晶振電路用的電容值一般在 5到 30pf,晶振頻率的典型值為 12MHz,采用 6MHz 的情況也比較多 ，這里使用 12MHz。復(fù)位電路采用手動復(fù)位，所謂手動復(fù)位，是指通過接通一次單擲 開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振電路用 30PF 的電容和一 12M 晶體振蕩器組成 ， 為整個電路提供時鐘頻率。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 四 章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)框圖 整個系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)電路、按鍵電路、狀態(tài)顯示電路、驅(qū)動電路和電機(jī)等組成。這里選擇 電機(jī) 28BYJ48，該電機(jī)共有四相繞組，工作電壓為 +5V，可以和 單片機(jī)共用一個電源。而且 L298N 有過電流保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)卡死時，可以保護(hù)電路和電機(jī)等。比如用的 10M 的晶振可以倍頻工作在 20M 下，下載程序非常的方便 ， 3 條串口線就可以 讓 速度 非常的快。 （ 7） 按相應(yīng)的鍵能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)的啟動 /停止 /正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn) /加速 /減速。 （ 2） 初步了解步進(jìn)電機(jī)的一些基本原理及控制的方法 （ 3） 了解掌握單片機(jī)的一些知識及編程部分，掌握 STC89C52 芯片的性能與應(yīng)用。 （ 3） 定時器的變速控制 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，也可以使用單片機(jī)內(nèi)部的定時器來提供延時時間。具體地說，就是均勻地減?。ɑ蛟黾樱┭訒r程序中的延時時間函數(shù)。 （ 1） 改變控制方式的變速控制 最簡單的變速控制可利用改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式實(shí)現(xiàn)。 /）*64=4096 個脈沖信號。 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于控制繞組與電源接通或斷開的變化頻率。） ， 如表 21所示。當(dāng)通電狀態(tài) 改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖 23所示 。 圖 21 電機(jī)實(shí)物圖 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 22 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖 開始時，開關(guān) SB接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4號齒就和 C、 D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒 。 經(jīng)過長期的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用已滲透到數(shù)字控制的各個領(lǐng)域，尤其在數(shù)控機(jī)械中廣泛應(yīng)用了其開環(huán)控制的特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低，并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源，還有它 自身的噪聲和振動較大， 帶負(fù)載慣量的能力不強(qiáng)，此外在應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)很有可能出現(xiàn)低頻振蕩，而使用細(xì)分驅(qū)動技術(shù)可以有效克服低頻共振的危害 [2]。 同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉 環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。 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。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 11 三種步進(jìn)電機(jī) 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相， 轉(zhuǎn)子無繞組，定轉(zhuǎn)子開小齒、步距小， 可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出， 步進(jìn)角 一般 為 度， 但噪聲和振動都很大， 在歐美等發(fā)達(dá)國家 80 年代 已經(jīng) 被淘汰 [6]。 步進(jìn)電機(jī)有多種不同的結(jié)構(gòu)，主要類型分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)。可以通過控制脈沖個數(shù)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。另外通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)它的正反轉(zhuǎn)， 步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行 器件 。首先，精確的分析和設(shè)計(jì)，模型的建立和完善，是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)研究，至今還有許多工作要做，它可以為各類問題的深入分析提供基礎(chǔ)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)指出方向。 經(jīng)歷了幾個五年計(jì)劃的努力，我國的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，六五期間的技術(shù)引進(jìn)，七五期間的消化吸收，到八五末，我國已經(jīng)自行研制開發(fā)了適合我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 作為機(jī)械制造技術(shù)中主要發(fā)展方向的精密加工技術(shù)是集測量學(xué)、微電子學(xué)、近代光學(xué)、控制論信息論等先進(jìn)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相融合的一門交叉學(xué)科，是現(xiàn)代許多尖端技術(shù)和國防技術(shù)賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，代表了一個國家科技發(fā)展的水平。戰(zhàn)后全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)證明，一個國家的實(shí)力極其繁榮，主要取決于其制造業(yè)所能提供的產(chǎn)品與勞務(wù)的競爭力。這主要是指電子管數(shù)控系統(tǒng)、晶體管數(shù)控系統(tǒng)、集成電路數(shù)控系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、微處理器數(shù)控系統(tǒng)和基于工業(yè) PC 的通用 CNC 系統(tǒng)。 研究背景 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)從 4 位、 8 位、 16 位到 32 位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的關(guān)注。 31 致謝 28 程序編譯時的錯誤與解決方法 ............................................................................................................... 28 L7805CV 輸出電壓錯誤與解決方法 ..................................................................................................... 28 加速減速按鈕問題與解決方法 ....................................