【正文】 1ms 后，將控制端置“ 0”。 200mV中間時接收器輸出狀態(tài)不確定 。 （ 4）地線與接地 由于工程環(huán)境比較復(fù)雜，現(xiàn)場常有各種形式的干擾源，電子系統(tǒng)的接地是一個非常關(guān)鍵而又常常被忽視的問題，接地處理不當(dāng)經(jīng)常會導(dǎo)致不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。因此，盡管是差分傳輸，對于 RS485 網(wǎng)絡(luò)來講一條低阻 的信號地還是必不可少的，接地示意圖如 圖 所示 。雖然 RS485 接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過 RS485接收器的極限接收電壓，即大于 +12V 或小于－ 7V 時，將在信號線上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞接口。一般的做法是給總線加偏置，當(dāng)總線空閑或開路時，利用偏置電阻將總線偏置在一個確定的狀態(tài)（差分電壓≥ 200mV）。 （ 3）失效保護 RS485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接收器門限為177。在 485芯片的通信中，尤其要注意對 485 控制端 DE 的軟件編程。 一種比較省電的匹配方案是 RC匹配（ 如圖 ），利用一只電容 C隔斷直流成分，可以節(jié)省大部分功率，但電容 C 的取值是個難點，需要在功耗和匹配 質(zhì)量間進行折衷。 RS485 串行通信抗干擾 (1) 總線匹配 對 RS485 總線是否進行終端匹配取決于據(jù)傳輸速 率、電纜長度及信號轉(zhuǎn)換速率。 常用的數(shù)字濾波方法有 :算術(shù)平均值法，系統(tǒng)濾波法，加權(quán)平均值法，一階 慣性濾波法，中位值法等。 數(shù)字濾波 這種措施是利用單片機執(zhí)行一定的程序計算方法，減少噪聲在有用信號中的比例，其實質(zhì)是程序濾波。當(dāng)這些未用的中斷在干擾的作用下激 活而引起中斷的話，將導(dǎo)致程序發(fā)生混亂，所以，在這些未用的中斷向量區(qū)設(shè)置 軟件陷阱。為了使“亂 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 飛”程序在程序區(qū)迅速納入正軌，應(yīng)該多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方人為地插 入一些單字節(jié)指令 NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫。因此，一旦 PC因干擾而 出現(xiàn)錯誤，程序便脫離正常運行軌道，出現(xiàn)“亂飛”，出現(xiàn)操作數(shù)數(shù)值改變以及 將操作數(shù)當(dāng)作操作碼的錯誤。如何區(qū)別某個數(shù) 據(jù)是操作碼還是操作數(shù)，這完全由指令順序決定。 基 于 VB 實現(xiàn)開關(guān)量的控制 在此控制系統(tǒng)中，在上位機（ PC機）和下位機（單片機控制系統(tǒng)）的通信中，上位機要向下位機發(fā)出一系列的控制指令，單片機在收到數(shù)據(jù)后要分析是什么命令，然后按照指令進行運作。 在此軟件中保存數(shù)據(jù)的文件為 ,用記事本可以打開該文件，也可以從該文件中讀取數(shù)據(jù)，在編輯、運行和幫助下拉菜單中還包含有串行口的選擇、清零、開始運行等功能。 功能設(shè)計 VB 程序流程圖 開始 設(shè)置波特率等通信參數(shù) 允許發(fā) 送 按下 BUTTEN NO YES 向單片機發(fā)送命令 檢測是命令 YES 發(fā)送結(jié)束 YES NO NO 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 通信協(xié)議模塊 在此次串行通信中，通信協(xié)議如下：波特率為 9600、數(shù)據(jù)為 8位、停止占 1位。 (2) 放置 6個 CommandButtou控件，在其 Caption屬性內(nèi)分別輸入“通訊測試”、 “打開串口”、“電機方向確定”、“電機轉(zhuǎn)動”、“電機停止”、“電機加速”、“電機減速”。 (d) 關(guān)閉通信端口。子程序都是用來解決相應(yīng)的任務(wù)，同樣，在處理與通信相關(guān)的事件 時所編寫的子程序也是方法。 Visual Basic的 MSComm控件會在適當(dāng)?shù)臅r候引發(fā)事件，即 OnComm事件，所有南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 可能發(fā)生的狀況，全部集中在這個事件中進行處理。該屬性在設(shè)計 階段無法使用。若指定讀取的單位是字節(jié)，則是讀入字節(jié)的個數(shù)。 [5] Output屬性 :用于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入傳輸緩沖區(qū)。使用串行端口之 前必須先將要使用的串行端口打開，而在使用完畢之后，也必須執(zhí)行關(guān)閉操作。 MSComm控件的最大值 是 16。 (2) 屬性 :設(shè)置該對象所具備的特性 : 每一個控件的屬性都相當(dāng)多，通過屬性值的設(shè)置，可以指定硬件以一定的方 式工作。事件驅(qū)動方式是處理端口通信的一種有效的方法，它 可以利用 OnComm事件捕獲并處理通信中發(fā)生的事件或錯誤，通過分別對每個 CommEvent屬性值編程即可完成對各個錯誤或事件的處理，實時性較強。二是使用 Windows的 API接口。而 Visual Basic作為 Microsoft公司近來推出的 Windows環(huán)境下的高級語言，支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式，并支持 DDE和 OLE等特性。 在事件驅(qū)動的應(yīng)用程序中，代碼不是按預(yù)定的路徑執(zhí)行，而是在響不同的事件時執(zhí)行不同的代碼片段。這些事件的順序，決定了代碼執(zhí)行的順序，因此應(yīng)用程序每次運行時所經(jīng)過的路徑都是不同的。 在傳統(tǒng)的或“過程化”的應(yīng)用程序中，應(yīng)用程序自身控制了執(zhí)行哪一部分代碼和按何種順序執(zhí)行代碼。 2）強大的數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)功能 隨著 Visual Basic 語言的向前發(fā)展，它在數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)方面的功能優(yōu)勢就愈加明顯，利用 Visual Basic 中的 ODBC—— 開 放式的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)可以很方便地開發(fā)出自己的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序；利用 Visual Basic 自帶的可視化數(shù)據(jù)管理器和報表生成器，完全可以在 Visual Basic 就完成數(shù)據(jù)庫的開發(fā)工作。利用 VISUAL BASIC 程序設(shè)計語言，可以很方便地設(shè)計出在 WINDOWS 環(huán)境下運行的應(yīng)用程序。 開發(fā)環(huán)境、工具介紹 該軟件是在 Windows XP Professional + Visual Basic + SQL Server 2020 的環(huán)境下完成的。 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4. 軟件設(shè)計 硬件是系統(tǒng)的骨架，軟件才是系統(tǒng)的靈魂。 . (4) 控制步進電機的速度 如果給步進電機發(fā)一個 控制脈沖 ,它就轉(zhuǎn)一步 ,再發(fā)一個脈沖 ,它會再轉(zhuǎn)一通電時間 斷電時間 Y X 單片機 接 口 驅(qū)動器 步進電機 負(fù) 載 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 步。 (2) 控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配。單片機控制步進電機的原理圖如圖 脈沖 步進控制器 功率放大器 步進電機 負(fù)載 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 步進電機的單片機控制原理圖 單片機的主要作用就是把并行二進制碼轉(zhuǎn)換成 串行脈沖序列 ,并實現(xiàn)方向控制。步進電動機控制系統(tǒng)組成如圖 所示 圖 步進電機控制系統(tǒng)的組成 步進控制器的作 用是把輸入的脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖 ,以便控制步進電機 ,并能進行正反向控制。而 0、3號齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。 (10)存在失步、共振等現(xiàn)象，在使用中要根據(jù) 負(fù)載和運行條件合理選用步進電動機及其控制器。功率步進電動機可以不通過力矩放大裝置直接帶動機床等負(fù)載運動，簡化了傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并具有一定的精度。當(dāng)控制脈沖停止輸入且讓最后一個脈沖控制的繞組繼續(xù)通電時，電機可以保持在固定的位置上，即停在最后一個控制脈沖所控制的角位移的終點位置上，所以步進電機具有帶電自鎖能力。 (2)易于起動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，快速響應(yīng)性好。 步進電機的介紹 步進電機（圖 ）是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。接收時 ,檢測RI是否建立起來 ,當(dāng) RI為高電平后 ,接收完畢 ,又可以轉(zhuǎn)為送。 (2) 控制端 /RE ,DE 的信號要求 在 RS 232 ,RS 422 等全雙工通訊過程中 ,發(fā)送和接收信號分別在不同的物理鏈路上傳輸 ,發(fā)送端始終為發(fā)送端 ,接收端始終為接收端 ,不存在發(fā)送、接收控制信號切換問題。如果在時序上配合不好 ,就會發(fā)生總線沖突 ,使整個系統(tǒng)的通信癱瘓 ,無法正常工作。 圖 單片機與 PC 機串行通信原理圖 由于 RS 485 通信是一種半雙工通信 ,發(fā)送和接收共用同一物理信道。 在 RS232連接的串行通信系統(tǒng)中實際上只用到 RXD TXD 和地 ,在本設(shè)計中用到 RS 232C ,RS485標(biāo)準(zhǔn) ,RS485標(biāo)準(zhǔn)是一 種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn) ,它擴展了 RS 422A 的性能 ,允許雙導(dǎo)線上一個發(fā)送驅(qū)動 32個負(fù)載設(shè)備 ,負(fù)載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。 (4) RS232C與 RS422 ,RS485性能參數(shù)比較 RS232使用 12V,0,12V電壓 來表示邏輯，（ 12V表示邏輯 1， 12V表示邏輯 0），全雙工，最少 3條通信線（ RX,TX,GND），因為使用絕對電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時幾十米也是可以的。接口信號電平比 RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL電平 兼容，可方便與 TTL 電路連接。同時將 A和 B端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω的電阻。 MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單 ,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。A。micro。 MAX48 MAX48 MAX490、 MAX49 MAX1487的驅(qū)動器擺率不受限制，可以實現(xiàn)最高 。 MAX485是市面上最為常見的 RS422芯片，亦是用量最大的 RS422芯片，性價比高，優(yōu)質(zhì)，供貨穩(wěn)定是大部分廠家采用它的主要原因。 接收器最小靈敏度可達177。 RS 485是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會 (EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點通訊標(biāo)準(zhǔn)。所有器件都工作在 5V單電源下。而 RS485解決了這些問題，所以此次畢業(yè)設(shè)計串行通信的硬件就用到了 RS－ 485接口芯片。 步進電機速度實時顯示方案 考慮到單片機與 PC 機的優(yōu) 、缺點 ,如單片機控制電機運轉(zhuǎn)、步進電機的轉(zhuǎn)速采集時很方便 ,但處理數(shù)據(jù)及實時顯示時較困難 ,而 PC 機正好與之互補 ,因此由單片機實現(xiàn)步進電機的速度與方向控制及轉(zhuǎn)速的采集 ,由 PC 機接收單片機采集的數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)處理及速度圖的描繪 。同時在上位機的控制程序中增加一個 slider 控件 ,通過此控件控制下位機所調(diào)用的延時程序的循環(huán)次數(shù) ,從而實現(xiàn)步進電機速度的控制 。 2) 單片機系統(tǒng)能夠驅(qū)動步進電機正、反轉(zhuǎn) ,加、減速 ,并完成電機轉(zhuǎn)速檢測 。多用于衛(wèi)星、雷達等，如航天“星星指向跟蹤控制系統(tǒng)”中的運動控制部分，基于稀土永磁步進電機的雙自由度 (俯仰、方位 )位置伺服系統(tǒng)，使用計算機控制 2 臺步進電機，每臺步進電機代表天線運 動的一個自由度，使天線指向任意給定位置，指向位置由旋轉(zhuǎn)變壓器測量 [2]。 目前對步進電機遠(yuǎn)程實時控制主要是 經(jīng)過 串行通信控件 RS485 總線傳送 至單片機控制系統(tǒng)，從而對步進電機的轉(zhuǎn)速和方向檢測，并根據(jù)上位機發(fā)出的信號實行相應(yīng)的指令以實現(xiàn)對步進電機的轉(zhuǎn)速和方向的控制；同時，反饋信息，在 PC 機上得以顯示，從而達到對步進電機的實時控制。 國內(nèi)外同類研究狀況 在工業(yè)自動控制、智能儀 器儀表中，單片機的應(yīng)用越來越廣范。 stepper motor 。上位機要發(fā)出正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速及檢測速度等指令。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 步進電機的遠(yuǎn)程實時控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院： 機械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二 O 一 二 年 五 月 二 十 日 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 以步進電機為控制對象，完成一套基于 485總線 步進電機轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)程實時控制系統(tǒng) 。 上位機發(fā)出控制指令 ， 通過串行口通信 ， 由下位機完成兩臺步進電機的速度與方向控制 ， 并實現(xiàn)步進電機速度的實時顯示。 關(guān)鍵詞 ：單片機；步進電機；串行通信 南京林業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT The integral design of a set of speed remote realtime control system is designed , which uses stepp