【正文】 ，則定時器 1的計數(shù)頻率為 6104Hz，最大計數(shù)為 6104，最小計數(shù)為600，符合要求；當輸出頻率為 101～ 2kHz時，定時器 0的計數(shù)值設(shè)為 1，則定時器 1的計數(shù)頻率為 6M，最大計數(shù)為 59406，最小計數(shù)為 3000，滿足 8254的計數(shù)范圍。 8254內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳如圖 45： 計數(shù)器0計數(shù)器1計數(shù)器2CLK0GATE0OUT0數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯控制寄存器WRRDA1A0CSGNDVCCD0~D7CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2 圖 45 8254內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳 8254有 3個結(jié)構(gòu)完全相同的定時器 /計數(shù)器通道 ： 0、 2 每個通道包含 ： 1) 一個 8位的控制字寄存器 2) 三個 16位的初值寄存器、減 1計數(shù)器和結(jié)果輸出鎖存器。 4) 可以按二進制或 BCD碼兩種方式計數(shù)。 A3967SLB 步進電機驅(qū)動器 驅(qū)動部分采用的是 A3967SLB 芯片， A3967SLB 是美國 Allegro 公司生產(chǎn)的PWM 恒流控制微步距驅(qū)動二相步進電機專用驅(qū)動器。處于兩者之間為混合衰減 模式 [6]。 A3967SLB 引腳及工作參數(shù) A3967SLB 如圖 46 所示： 圖 46 A3967SLB 電氣特性在 T A = +25176。 步進電機 基本概念 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度或 15 度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大。 下面我們以 一種四相可變磁阻型的步進電機結(jié)構(gòu)示意圖 47來說明步進電機的工作原理。 圖 47 步進電機工作原理示意圖 它的工作過程是這樣的：當有一相繞組被激勵時，磁通從正相齒，經(jīng)過軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負相齒，而其他六個凸齒并無磁通。若是 D 相被激勵，如圖 47 中的 (c)，則轉(zhuǎn)子為順時針轉(zhuǎn)過 15176。但每步都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 15176。步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能除了與電機自身的性能有關(guān)外，在很大程度上還取決于驅(qū)動器和控制器的優(yōu)劣?？蛰d時，以單脈沖輸入，步進電機的實際步矩角與理論步矩角之差成為靜態(tài)步矩角誤差，以偏差的角度或相對百分數(shù)來衡量。 3) 起動頻率。 4) 連續(xù)運行頻率。 故采用一個二相四線步進電機來作為本設(shè)計的測試原件 ,在本設(shè)計中，我選擇的是 安川 42HD040120型號的電機， 步進電機實物如圖 48 所示 圖 48 步進電機實物 第 15 頁 共 46 頁 它的工作參數(shù)如下 表 44 所示： 表 44 電機各項參數(shù) 電壓 5V 靜力矩 ㎏ /㎝ 電流 A 定位力矩 150g/cm 步距角 度 絕緣電阻 500VDC100M? 相數(shù) 2 絕緣等級 B 電阻 ? 177。 方案比較： 1) 利用 ULN2021 驅(qū)動步進電機 ULN2021是高耐壓、大電流達林頓陣列，由七個硅 NPN達林頓管組成。 其驅(qū)動步進電機電路原理圖 410： 圖 410 ULN2021 驅(qū)動 電機 原理圖 2)方案 2：利用 ULN2803 驅(qū)動 ULN2803 是一種大 電流型 高電壓器件 ,步進 電機 控制器 [13]。硬件方法是采用脈沖分配器芯片進行通用換相控制；而軟件方法是用單片機產(chǎn)生控制脈沖來控制步進電機的運行狀態(tài)，相對于軟件驅(qū)動，前面 8254 用作脈沖分配器相比于軟件驅(qū)動的優(yōu)勢已經(jīng)講到，驅(qū)動電路如圖 413 所示： 圖 413 步進電機驅(qū)動電路 顯示與鍵盤電路設(shè)計 第 18 頁 共 46 頁 顯示器的選擇 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只是數(shù)碼和某些字符，使用的顯示器有 LED（發(fā)光二級管顯示器）和 LCD（液晶顯示器）。 2) 接口簡單，僅 五 根 I/O線即可驅(qū)動， LCD1602需 11 根 I/O線， LCD12864需 12 根。包括數(shù)字鍵、復(fù)位鍵和各種功能鍵。因此使用方便，但硬件比較復(fù)雜。鍵盤電路原理圖如 圖 416 所示 ： 第 20 頁 共 46 頁 圖 416 鍵盤電路原理圖 硬件調(diào)試中的問題以及處理 對于硬件調(diào)試 ，硬件不經(jīng)過調(diào)試系統(tǒng)可能直接無法運行， 在操作中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計各個模塊的原理設(shè)計出電路圖后， 電路板的檢查也是很重要的，在檢查中先仔細檢查印制板上印制的線條有沒有 斷路和短路，焊盤有沒有脫落，是否和別的線粘連等等。檢測沒問題后，接通電源，感覺一下芯片有沒有出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)就要立即關(guān)掉電源。解決方法如下： 1) 利用單片機內(nèi)部 定時器，產(chǎn)生脈沖，驅(qū)動步進電機，發(fā)現(xiàn)電機可以運轉(zhuǎn) 2) 檢查 8254 的輸出端，利用示波器，確定 8254 可以正常產(chǎn)生方波 3) 檢查 A3967SLB 芯片 與四線步進電機的四個 引腳 連接正常，確定為，問題出現(xiàn)在 A3967SLB 驅(qū)動電路，對此驅(qū)動電路要進行分析。 最終硬件效果如圖 417 所示： 第 21 頁 共 46 頁 圖 417 硬件實物圖 5 軟件設(shè)計 在這一章中，主要介紹的是系統(tǒng)的整體編程的初始化、按鍵程序、 LCD 顯示程序以及步進電機的脈沖控制程序，在這一章中，軟件編程的目的就是為了使硬件電路能更好的完成任務(wù)，理解系統(tǒng)是如何完成工作目的。 在下載之前需要先對程序進行總體的檢查。把沒有語法錯誤和邏輯錯誤的程序通過電腦下載到單片機上調(diào)試。 第 22 頁 共 46 頁 N Y N Y N Y N Y 圖 51 軟件流程圖 開始 初始化 運行鍵按下？ 電機正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)時間到？ 電機停止 停止時間到？ 電機反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)時間到？ 結(jié)束 電機停止 第 23 頁 共 46 頁 結(jié) 論 這個設(shè)計基本上實現(xiàn)了 驅(qū)動步進 電機正反方向轉(zhuǎn)動 ，實現(xiàn) 脈沖可調(diào) 、數(shù)據(jù)顯示、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 的功能 。所以，要進一步研究這個 驅(qū)動器 的保護以及整個 系統(tǒng)的可更換問題。值此畢業(yè)論文完成之際，我謹向所有關(guān)心、愛護、幫助我的人們表示最誠摯的感謝與最美好的祝愿。本論文從選題到完成，幾易其稿，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血，在此我向我的導(dǎo)師嚴寒冰教授表示深切的謝意與祝福！ 本論文的完成也離不開其他各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心與幫助。同時，還要感謝劉歡同學(xué)、盛久華同學(xué)、羅杰同學(xué)、江云朋同學(xué)四年來對我的愛護、包容和幫助，愿友誼長存！ 作者簡介 第 25 頁 共 46 頁 聲 明 本論文的工作是 2021 年 11 月至 2021 年 6 月在成都信息工程學(xué)院控制工程系完成的。 （ 3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學(xué)位論文。 特此聲明！ 作者簽名： 2021 年 月 第 26 頁 共 46 頁 附 錄 （一） A3967SLB 引腳工作參數(shù)： 特點 符號 測試條件 范圍 最小 典型 最大 單位 輸出驅(qū)動器 加載供應(yīng)電壓范圍 VBB 工作 0 30 V 睡眠 – – – V 輸出漏電流 ICEX VOUT – – – UA VOUT – – – UA 輸出飽和電壓 VCE(sat) Source driver V Source driver V Sink driver – – 30 V Sink driver 20 20 V 鉗位二極管的正向電壓 VF IF V IF 200 20 V 電機電源電流 IBB Outputs V V RESET V V V V Sleep V mA 控制邏輯 邏輯供應(yīng)電壓范圍 VCC Operating – 20 邏輯輸入電壓 VIN(1) 20 500* 700 30 VIN(0) – – 邏輯輸入電流 IIN(1) VIN = – 950 38 IIN(0) VIN = – 20 最大步頻 fSTEP 20 – 1200 46 空白時間 tBLANK Rt = 56 k?, Ct = 680 pF V V V 固定關(guān)斷時間 toff Rt = 56 k?, Ct = 680 pF kHz ns 混合衰減的旅程 PFDH – – V 第 27 頁 共 46 頁 POIN 的 PFDL – – V Ref. Input Voltage Range VREF Operating – VCC V Reference Input Impedance ZREF 120 160 200 k? Gain (Gm) Error (note 3) EG VREF = 2 V, Phase Current = % – – 177。C Thermal Shutdown Hysteresis ?TJ – 15 – 176。 unsigned char code string1[ ]={Fre :}。 unsigned char code string5[ ]={OK!}。 uchar x,y,sum,sum1 。 unsigned char shijian1, shijian2,shijian3。 unsigned int length,height,count,distance,t,t1=0,speed。 //sbit RD = P3^7。 sbit RESET = P1^1。 sbit EN = P1^5。 //sbit wela=P2^7。i++)。i++)。i++) 第 30 頁 共 46 頁 delay_1ms()。 // 關(guān)閉 LCD LCD_CE = 0。 LCD_write_byte(0x21, 0)。 // 1:48 LCD_write_byte(0x20, 0)。 } /* LCD_clear : LCD 清屏函數(shù) */ 第 31 頁 共 46 頁 void LCD_clear(void) { unsigned int i。 i504。 int temp=number。 } if(temp0) { s[0]=39。 } LCD_write_english_string(X,Y,s)。 } else 第 32 頁 共 46 頁 { s[0]=39。 while(number%10!=0||number!=0) { s[i]=number%10+48。 } //LCD_write_int : 數(shù)字顯示函數(shù) //輸入?yún)?shù)： number : 數(shù)字 // X、 Y : 顯示字符串的位置 ,x 083 ,y 05 //*/ void LCD_writ