【正文】 ，在 鍵盤(pán)按下時(shí)進(jìn)入中斷來(lái)判斷鍵值，這樣既可在運(yùn)行時(shí)改變參數(shù)。 //總中斷開(kāi) } key_certain () interrupt 0 using 2 //外部中斷 0 子程序 { if（ key==2） timedata=timedata10。 //給 TH0， TL0 賦初始值 開(kāi)始 讀取鍵值 是否為加速、減速鍵 Y 改變定時(shí)器參數(shù) 初始化定時(shí)器 返回 N 29 TL0 = LO。 } 2）轉(zhuǎn)速控制： 調(diào)用單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器作為延時(shí)時(shí)間源，將定時(shí)器時(shí)間設(shè)定作為一個(gè)子程序，定時(shí)器參數(shù)為變量 ，根據(jù)鍵盤(pán)輸入來(lái)改變定時(shí)器設(shè)定參數(shù)，從而改變轉(zhuǎn)速。 }//逐行置 0 if(lie1==0) key=3*j+0。 hang3=1。 hang2=1。 } else return=0。 hang3=0。 26 程序的設(shè)計(jì) 各功能程序設(shè)計(jì)方案 1）不同控制方式運(yùn)行： 用鍵盤(pán)選擇運(yùn)行方式，當(dāng)鍵盤(pán)按下時(shí)進(jìn)入中斷， 根據(jù)鍵盤(pán)輸入，將轉(zhuǎn)向、控制方式、是否預(yù)置步數(shù)各設(shè)置一個(gè)變量表示，設(shè) 置完成后，根據(jù) 各變量值選擇進(jìn)入相應(yīng)子函數(shù)進(jìn)行控制。 4) C 語(yǔ)言適用范圍大。 3) C 語(yǔ)言功能齊全。 2） C 是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅是在軟件開(kāi)發(fā)上，而且各類科研都需要用到 C 語(yǔ)言，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。 C 語(yǔ)言是 Combined Language（組合語(yǔ)言）的中英混合簡(jiǎn)稱。其特點(diǎn)為： 1） 匯編語(yǔ)言是針對(duì)機(jī)器的語(yǔ)言，程序設(shè)計(jì)人必須對(duì)單片機(jī)的硬件有相當(dāng)?shù)牧私?。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)主程序調(diào)用各功能模塊子程序 編程語(yǔ)言的選擇 目前用于程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言基本分為三種：機(jī)器語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。逐步求精的結(jié)果是得到一系列以功能塊為單位的算法描述。 (1)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) ： 基本思想是采用 自頂向下，逐步求精 的程序設(shè)計(jì)方法和 單入口單出口 的控制結(jié)構(gòu)。 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)的工作過(guò)程 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89S51 為控制核心，通過(guò)鍵盤(pán)選擇需要的工作模式，輸出的脈沖經(jīng)過(guò) ULN20xx 升壓控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，并使用光電編碼器檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)目前位置反饋給單片機(jī)。 CLK 和 CLK INH 的功能上是等價(jià)的，可以互換使用。 本系統(tǒng)采用絕對(duì)式光電編碼器作為步進(jìn)電機(jī)的位置檢測(cè)工具，選用的編碼器 22 分辨率是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的整數(shù)倍，即可使每個(gè)齒位對(duì)應(yīng)一個(gè)光電編碼器的輸出數(shù)值，通過(guò)單片機(jī)讀取數(shù)值即可知步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前位置。 增量式光電編碼器的工作原理是是由旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)在徑向有均勻窄縫的主光柵碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，在主光柵碼盤(pán)的上面有與其平行的鑒向盤(pán)，在鑒向盤(pán)上有兩條彼此錯(cuò)開(kāi) 90o 相位的窄縫，并分別有光敏二極管接收主光柵碼盤(pán)透過(guò)來(lái)的信號(hào)。如果編碼盤(pán)有 4個(gè)碼道，則由里向外的碼道分別表示為二進(jìn)制的 2 2 21 和 20， 4 位二進(jìn)制可形成 16 個(gè)二進(jìn)制數(shù)，因此就將圓盤(pán)劃分 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè) 4位二進(jìn)制數(shù)，如 0000、 000 ? 、 1111 圖 37 按照碼盤(pán)上形成的碼道配置相應(yīng)的光電傳感器，包括光源、透鏡、碼盤(pán)、光敏二極管和驅(qū)動(dòng)電子線路。 編碼盤(pán)是按照一定的編碼形式制成的圓盤(pán)。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的時(shí)候，電流是由電源通過(guò)負(fù)載灌入 ULN20xxA 的 。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。 ULN20xx 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它 能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái) 處理的數(shù)據(jù)。等效三極管 CBE 的管腳， C=E2,B=B1， E=E1(即 C2）。這里也說(shuō)一下異極性接法。 達(dá)林頓管就是兩個(gè)三極管接在一起，極性只認(rèn)前面的三極管。 圖 35 基本特性 : ? 低電源電壓（ VDD:++） ? 顯示分辨率 :12864 點(diǎn) ? 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字 (簡(jiǎn)繁體可選 ) ? 內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符 ? 2MHZ 時(shí)鐘頻率 ? 顯示方式： STN、半透、正顯 ? 驅(qū)動(dòng)方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS ? 視角方向： 6 點(diǎn) ? 背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 ? 通訊方式：串行、并口可選 ? 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓 ? 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) ? 工作溫度 : 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 18 12864 引腳說(shuō)明： 表 31 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 由于單片機(jī)本身 I/O 驅(qū)動(dòng)能力不足以帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， 需要采用一些方法使驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大至能需要的電壓 。 3） LCD 顯示 17 本系統(tǒng)采用 LCD 12864 作為顯示系統(tǒng)。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。 該 掃描法的特點(diǎn)是逐行掃描查詢，這時(shí)相應(yīng)行 應(yīng)有上拉電阻接高電平。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖。 X2(18 腳 )：接外部晶體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。 2個(gè)時(shí)鐘引腳也可外接晶體振蕩器 。當(dāng) EA????端為高電平時(shí)，對(duì) ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA????為低電平時(shí)，對(duì) ROM 進(jìn)行讀操作限定為外部程序存儲(chǔ)器。在單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出的負(fù)脈沖作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此腳應(yīng)為 低電平。 ～ — P1: 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大 本系統(tǒng)使用單片機(jī)型號(hào)為 AT89S51。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12部單片機(jī)。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 鍵盤(pán)輸入 單 片 機(jī) LCD 步進(jìn)電機(jī) 光電編碼器 并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào) 13 隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位單片機(jī)迅速取代16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。 并在 LCD 上顯示步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等信息。但每個(gè)按鍵需要占用一根輸入線，在按鍵數(shù)量較大時(shí)，將占用較多輸入口，電路結(jié)構(gòu)就顯得復(fù)雜。 據(jù)此分析，很容易得出矩陣鍵盤(pán)的識(shí)別方法，分兩步進(jìn) 行：第一步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵被按下，第二步，如果有鍵被按下，識(shí)別該 建的位置。 矩陣鍵盤(pán)由行線和列線組成， 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行列線分別接在按鍵開(kāi)關(guān)兩端，行線通過(guò)上拉電阻接到 +5V 電源上。單片機(jī)系統(tǒng)中 LED為最常用的顯示輸出手段。 外圍設(shè)備方案選擇 1） 顯示設(shè)備選擇 顯示設(shè)備為控制系統(tǒng)對(duì)用戶輸出信息的重要途徑，單片機(jī)的顯示系統(tǒng)通常使用 數(shù)碼管 (LED)和 液晶屏（ LCD） ，下面會(huì)討論兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。 2 并行控制 在并行控制中，微機(jī)通過(guò)數(shù)條并行口線，直接發(fā)出多相脈沖波信號(hào)，再通過(guò)功率放大后，送入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組。它有一路輸入，多路輸出。用軟件代替電路控制能提高系統(tǒng)的靈活性，并且通過(guò)單片機(jī)能建立顯示功能，提高系統(tǒng)的交互性。系統(tǒng)具有充分的 10 可擴(kuò)展性。適合不需要擴(kuò)展的工業(yè)場(chǎng)合使用。 閉環(huán)控制則要采用光電編碼器之類位置傳感器將電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置反饋給計(jì)算機(jī)，萬(wàn)一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步，計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置沒(méi)有達(dá)到給定值，就補(bǔ)發(fā)脈沖，直到電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置和給定值一致或相當(dāng)接近為止。 3） 六拍控制方式 六拍控制方式是單雙三拍控制方式結(jié)合的控制方法，具體為先給 A相通電，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，再給 A、 B同時(shí)通電，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，依次類推。 步進(jìn)電機(jī)控制方式 1） 單三拍控制方式 先給繞組 A 通電，轉(zhuǎn)子齒與繞組 A 對(duì)齊，再給繞組 B通電，轉(zhuǎn)子齒與繞組 B 9 對(duì)齊，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，再給繞組 C通電，轉(zhuǎn)子齒與繞組 C對(duì)齊，電 機(jī)再次旋轉(zhuǎn)，依次重復(fù)給繞組 A B C 通電，電機(jī)即可連續(xù)旋轉(zhuǎn)。依次類推，當(dāng)三相繞組按 A→ B→ C→ A順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針?lè)较颍悦總€(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng) 3186。因此， B、 C 極下的磁阻比A 磁極下的磁阻大。/40=9186。 步進(jìn)電機(jī)工作原理 圖 21 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 21， 電機(jī)的定子上有六個(gè)均布的磁極，其夾角是 60186。 運(yùn)行模式有單步、連續(xù)和預(yù)置步數(shù)三種。 2） 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 使用便利 ，但內(nèi)部封閉，導(dǎo)致學(xué)生難以觀察實(shí)際的控制電路 ，對(duì)動(dòng)手能力與理論實(shí)踐結(jié)合能力提高有限。過(guò)去， 國(guó)步進(jìn)電機(jī)關(guān)鍵材料的自制能力不足，不少材料還要依賴國(guó)外進(jìn)口。 為了降低生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)日趨社會(huì)化分工，生產(chǎn)規(guī)?；?、專業(yè)化是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 近幾年各企業(yè)都投入大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)不少國(guó)外先進(jìn)制造設(shè)備和測(cè)試設(shè)備，如有多臺(tái)數(shù)控高速?zèng)_床、各種先進(jìn)的自動(dòng)繞線機(jī)以及各種國(guó)外先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。而且 我 國(guó)主要的幾家行業(yè)龍頭企業(yè)生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)均符合 iec 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 以空調(diào)用送風(fēng)電機(jī)為例，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家主要有臥龍控股集團(tuán)、杭州松下電機(jī)、廣東威靈、江蘇天馬等幾家企業(yè)，占據(jù)了國(guó)內(nèi) 60%左右的市場(chǎng)份額。 但是，由于這些產(chǎn)品具有相對(duì)技術(shù)難度大、設(shè)備投入大、品種規(guī)格變化大的特點(diǎn)，另外，電機(jī)本身產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量直接關(guān)系到整車的可 *性及品牌聲譽(yù)。步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)業(yè)在 國(guó)的發(fā)展分兩個(gè)階段。加入 wto 后，國(guó)家對(duì)中小企業(yè)的保護(hù)政策如進(jìn)口關(guān)稅逐步降低，直到取消關(guān)稅，國(guó)外電機(jī)憑借其優(yōu)越的品質(zhì)和低廉的價(jià)格進(jìn)入 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而出口到國(guó)外的電機(jī)各國(guó)行業(yè)協(xié)會(huì)或政府紛紛設(shè)置了許多技術(shù)壁壘，更讓 國(guó)產(chǎn) 的 電機(jī)全面卷入與世界電機(jī)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)之中。目前， 國(guó)步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)及配套廠家在 1000 家以上，并且以每年 8%的速度遞增，產(chǎn)量已占世界產(chǎn)量的 60%以上，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中不可缺少的基礎(chǔ)性工業(yè)。 7) 高信賴性：使用步進(jìn)電機(jī)裝置與使用離合器、減速機(jī)及極限開(kāi)關(guān)等其它裝置相較 ，步進(jìn)電機(jī)的故障及誤動(dòng)作少，所以在檢查及保養(yǎng)時(shí)也較簡(jiǎn)單容易。 4) 動(dòng)作靈敏：步進(jìn)電機(jī)因?yàn)榧铀傩阅軆?yōu)越 ,所以可做到瞬時(shí)起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)之快速、頻繁的定位動(dòng)作。176。以 5 相步進(jìn)電機(jī)為例：其定位基本單位 (分辨率 )為 176?？墒窃谌祟惿鐣?huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿足工廠自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化等各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。 1950 年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。有感于目前高校步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通常過(guò)于復(fù)雜昂貴，很難有效地使學(xué)生了解步進(jìn)電機(jī)的控制方法并且親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，因此本文研究的內(nèi)容就是一套硬件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但功能齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便，能夠把數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)的步進(jìn)電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 目前步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在高校教學(xué)中也越來(lái)越得到重視。 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 教學(xué)平臺(tái) 控制方式 2 The Stepping Motor Control System Based on SCM Abstract: Stepping motor is a kind of ponent using electric pulse signal to control winding elements to realize angular displacement. It is easy to realize accurate control, no accumulated error an so on. Thus, it is got extensive application. Stepper motor control technology has now more it more and more taken seriously in teaching in college. Feeling the stepper motor test system in college are usually too expensive and plicated. It is difficult to make students understand the p