【正文】 檢測(cè)電路的輸出電流，當(dāng)輸出電流超過(guò)給定值時(shí)，就啟動(dòng)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。目前，國(guó)外對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)的一個(gè)重要發(fā)展方向是大量采用專用芯片，結(jié)果是大大縮小了驅(qū)動(dòng)器的體積，明顯提高了整機(jī)的性能，比較典型的芯片有兩類(lèi)。采用這類(lèi)專用集成電路，可驅(qū)動(dòng) 3~5 相電機(jī)，可選擇勵(lì)磁方式；轉(zhuǎn)速精確，設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍寬、加減速的過(guò)渡時(shí)間及上升陡度可根據(jù)負(fù)載選定；此外還有單步運(yùn)轉(zhuǎn)和不同的停止方式等功能。目前由于集成芯片受到耐壓、電流容量的限制，一般只能用于小功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。產(chǎn)品采用恒流斬波，脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式，使用電壓范圍寬，電流可調(diào)，具有低噪音，高可靠性等特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電為 24V～ 70V，直流供電；正弦波細(xì)分恒流驅(qū)動(dòng)；最大輸出驅(qū)動(dòng)電流 6A/相；最大30000 步 /轉(zhuǎn)的十六種細(xì)分模式可選；輸入信號(hào)光電隔離；可適應(yīng)共陽(yáng)、共陰、單 /雙脈沖多種模式；脫機(jī)保持功能；提供節(jié)能的自動(dòng)半電流鎖 定功能。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 電流調(diào)檔設(shè)定，可驅(qū)動(dòng)電流符合的國(guó)內(nèi)外各種四相兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。此外，在步進(jìn)電機(jī)的速度控制中，我們尋求的最佳升降速曲線是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性及矩頻特性得到的，在數(shù)學(xué)上這種曲線方程是比較復(fù)雜的，人們很難找到一種硬件電路來(lái)模擬它，只能在一定頻段內(nèi)做一種比較大的近似來(lái)擬合。而且 由 傳統(tǒng)的觸發(fā)器 構(gòu) 成的控制系統(tǒng)具有控制 電路復(fù)雜 、控制精度低、生產(chǎn) 成本高等缺點(diǎn) 。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。 (3)要求實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 可控 和旋轉(zhuǎn)角度可控。 ② 輸入 、輸出通道 的確定： 除了 鍵盤(pán) /顯示器的輸入 /輸 出外 ,輸出通道還有驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)信號(hào)的輸出通道。 8255A 是有 Intel 公司生產(chǎn)的 NMOS 器件，輸入和輸出與 TTL 電平兼容。 研究?jī)?nèi)容和方法 本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī) 對(duì) 步進(jìn)電機(jī) 進(jìn)行控制 的控制系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容和方法如下。 (4)用 PMM8713 作為步進(jìn)電機(jī)的接口芯片。 單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制有串行控制和并行控制兩種方式。由于單片機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器之間只有兩條控制線，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。轉(zhuǎn)向控制線可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制，當(dāng)輸出高電平“ 1”時(shí)，環(huán)行分配器按正方向進(jìn)行脈沖分配，步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)輸出低電平“ 0”時(shí)，環(huán)行分配器按反方向進(jìn)行脈沖分配，步進(jìn)電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 7 傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制方法 是由觸發(fā)器產(chǎn)生控制脈沖來(lái)進(jìn)行控制的，由此種方法構(gòu)成的控制系統(tǒng) 具有 電路復(fù)雜、 靈活性差 、控制精度低、生產(chǎn)成本高、 調(diào)試和維護(hù)麻煩等缺點(diǎn)。 總之，本 設(shè)計(jì)既能結(jié)合工業(yè)生產(chǎn) 生活 的實(shí)際又能 達(dá)到 本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)的 要求 。 這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的 誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn) ， 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 三相反 應(yīng)式 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 本設(shè)計(jì)中選用的是 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) ， 下面對(duì)其結(jié)構(gòu)和原理作進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 當(dāng) A 相控制繞組通電 ,而 B相和 C 相不 通 電時(shí)，由于磁通具有力圖走磁阻最 小路徑的特點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)子齒 1,3 的軸線與定子 A極軸線對(duì)齊。其轉(zhuǎn)速取決與各控制繞組通電和斷電的頻率（即輸入脈沖的頻率），旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)及硬件電路 9 通電的順序。除了這種運(yùn)行方式外，三相步進(jìn)電機(jī)還可以三相六拍和三相雙三拍運(yùn)行。 單片機(jī)對(duì) 步進(jìn)電機(jī)的控制原理 單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制有串行控制和并行控制兩種方式。由于單片機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器之間只有兩條控制線，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。轉(zhuǎn)向控制線可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制，當(dāng)輸出高電平“ 1”時(shí)，環(huán)行分配器按正方向進(jìn)行脈沖分配，步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)輸出低電平“ 0”時(shí)，環(huán)行分配器按反方向進(jìn)行脈沖分配，步進(jìn)電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求進(jìn)行 正反轉(zhuǎn)控制、加減速控制、鍵輸控制 等 ，并根據(jù)功能要求進(jìn)入各個(gè)功能模塊。 CPU 在非中斷時(shí)間內(nèi)可以處理其他事件，唯有到了中斷時(shí)間驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)。 圖 32 加減速控制流程圖 =1 正轉(zhuǎn) 級(jí)步數(shù)=0 越界 恒速步數(shù)=0 恒速 加速 絕對(duì)位置減 1 絕對(duì)位置加 1 報(bào)警 停機(jī) 重裝定時(shí)系統(tǒng) 加速步數(shù)減1，級(jí)步數(shù)減1 減速一級(jí)計(jì)算級(jí)步數(shù) 減速步數(shù)減 1，級(jí)步數(shù)減 1 加速一級(jí)計(jì)算級(jí)步數(shù) 指針指向減速 恒速步數(shù)減 1 減速步數(shù)=0 加 速步數(shù) =0 級(jí) 步數(shù)=0 停機(jī) 減速一級(jí)，計(jì)算級(jí)步數(shù) 指針指向恒速 N Y N Y Y N Y N N Y Y N Y N Y N N 改變 狀態(tài) 退出 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 鍵輸 入 程序流程圖 圖 33 鍵輸入流程圖 有鍵閉合否？ 調(diào)用顯示子程序延時(shí) 6ms 鍵入鍵號(hào) → A 判斷閉合鍵鍵號(hào) → 棧 二次調(diào)用顯示子程序延遲 12ms 調(diào)用顯示子程序延遲 6ms 閉合鍵釋放否？ 有鍵閉合否？ 返回 開(kāi)始 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 定時(shí)器中斷服務(wù)程序流程圖 ： 圖 34 定時(shí)器中斷流程圖 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 取控制模塊 關(guān)中斷 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 輸出控制模塊 禁止定時(shí)器中斷 指向下一控制模塊 恢復(fù)模型起始地址 步數(shù)夠否？ 是控制模塊結(jié)束標(biāo)志否？ 開(kāi)始 返回 否 是 否 是 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序流程圖 ： 當(dāng) D/ J = 0 時(shí)，連續(xù)給 環(huán)形脈沖分配器 脈沖時(shí)可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行 。轉(zhuǎn)主程序 ORG 000BH 。設(shè) N 為基本運(yùn)算初值 MOV 6DH,90H 。調(diào)用正轉(zhuǎn)子程序 ACALL CCW 。調(diào)用步進(jìn)電機(jī)的加減速控制 程序 ACALL BEGIN 。設(shè)置正向 CLP: SETB 。延遲 2 DJNZ R1,CLP 。延遲 1 CLR 。控制字送控制口 MOV A, OBH 。 MOVX DPTR,A 。取當(dāng)前顯示單元地址 MOV DPTR,TAB 。顯示當(dāng)前位 MOV A,R1 。重復(fù)顯 示下一個(gè) MOV P2,0FFH 。 程序如下： PULSE： MOV R3,NUM PUSH A PUSH PSW LOOP: SETB ACALL DELAY1 CLR 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 ACALL DELAY2 DJNZ R3, LOOP POP PSW POP A RET 位 控制 程序 ： include”” 。設(shè)為高電位 clrbit() 。 PUSH PSW CLR C CLR TR0 。 加定時(shí)常數(shù)（低八位） MOV TL0,A 。 重裝定時(shí)常數(shù)（高八位） SETB TR0 。轉(zhuǎn)到外部中斷 1服務(wù)程序，取出按鍵鍵值 ORG 0080H START: MOV SP, 60H MOV P2,0FFH 。開(kāi)總中斷允許 MOV LEDVAL1,0CH 。循環(huán)掃描次數(shù)，有 6 個(gè)數(shù)碼管要顯示 MOV DPTR, DISPTAB 。LDE2 標(biāo)記 FLAG3 BIT 。再判斷鍵是否按下 MOV A, K_NEW 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 CJNE A, K_OLD, MAIN3 JMP MAIN1 MAIN3: JB ,LOOP1 。K4 按下 JMP MAIN1 LOOP1: JNB FLAG0, LOOP1A MOV P0, 0FEH MOV 20H, 0EH 。 FLAG3=0 MOV 20H, 07H JMP MAIN1 LOOP4A: MOV P0, 0FFH MOV 20H, 0FH JMP MAIN1 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 26 第 4 章 控制系統(tǒng)可靠性設(shè) 計(jì) 抗干擾措施 設(shè)計(jì) 本單片機(jī)控制系統(tǒng)體積小 、生產(chǎn)成本 低 、 能靈活 、 方便 的使用 ，所以被大量應(yīng) 用在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 。設(shè)置軟件陷 阱，可防止程序“亂飛”。定時(shí)時(shí)間要少大于程序一次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間。對(duì)于按鈕和開(kāi)關(guān)狀態(tài)讀入時(shí)，配合軟件延時(shí)，配合軟件延時(shí)可消除抖動(dòng)和誤動(dòng)作。在本設(shè)計(jì)中 應(yīng)用 了 單片機(jī)接口技術(shù) 、 大規(guī)模集成電路 、鍵盤(pán)輸入和數(shù)碼顯示電路 設(shè)計(jì)了一種新型的 步進(jìn)電機(jī) 控制系統(tǒng)， 這種 控制系統(tǒng) 具有集成度高 、 體積小 、 成本低 、 調(diào)試和維護(hù)方便 、 控制精 度高 等優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了大量的書(shū)籍和資料，得到了老師和同學(xué)的大量幫助。在老師 指導(dǎo)下 ，同學(xué)們的幫助下 我順利的完成了這次 畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 在此向他們表示最誠(chéng)摯的謝意。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 29 參考文獻(xiàn) [1]余山發(fā)等編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) [M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 , 2020 [2]陳隆昌等編 . 控制電機(jī) [M]. 西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [3]房小翠編 . 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) [M]. 國(guó)防工業(yè)出版社， 1999 [4]劉保言等編 . 步進(jìn)電機(jī) 及其 驅(qū)動(dòng)控制 系統(tǒng) [M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1997 [5]劉培義等編 . 單片機(jī)原理 與 接口技術(shù)應(yīng)用 [M]. 中國(guó)廣播電視出版社， 1999 [6]宋春容等編 . 通用集成電路速查手冊(cè) [M]. 山東科學(xué)技術(shù)出版社， 1995 [7]陳永甫等編 . 新編 555 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