【正文】 ，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。則不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。腳RES接單片機(jī)的復(fù)位端。手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效，即/AIR輸入一個(gè)低電平，RESET復(fù)位輸出。(2)MAX813的主要性能特點(diǎn):復(fù)位輸出。(2)電壓監(jiān)控?？撮T狗電路是計(jì)算機(jī)技術(shù)中監(jiān)視定時(shí)器的俗稱。 在處理按鍵程序前就先去抖動(dòng)，防止因按鍵時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械抖動(dòng)而錯(cuò)誤的重復(fù)執(zhí)行相應(yīng)程序。本系統(tǒng)的掃描輸出線是()。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 (4)1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。指令8：DDRAM地址設(shè)置。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第2腳：VDD接5V正電源。 1602字符型LCD簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD。 (2)字符的顯示用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。液晶顯示簡介 (1)液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件, 最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。[14] 振蕩器特性注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。1PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流； 管腳說明VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。鍵盤作為一個(gè)外部中斷源，設(shè)置了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制，顯示器及時(shí)顯示轉(zhuǎn)速度狀態(tài)。硬件上采用了專用的系統(tǒng)程序運(yùn)行監(jiān)控電路WTD(看門狗)。本系統(tǒng)大致想達(dá)到以下幾個(gè)特點(diǎn):系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)要簡單，把成本降到最低；功能要較為齊全。系統(tǒng)應(yīng)用了一片ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)控制器的核心運(yùn)算器件，利用單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力和可編程的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的步進(jìn)電機(jī)控制功能。 由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，還可設(shè)計(jì)大量的外圍電路，鍵盤作為一個(gè)外部中斷源，和單片機(jī)端口連接，設(shè)置了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制，顯示器及時(shí)顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。(3)三相六拍方式(單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖):AABBBCCCA一正轉(zhuǎn)。(1)單相三拍方式(按單相繞組施加電流脈沖):A B C一正轉(zhuǎn)。系統(tǒng)中采用并行控制，用單片機(jī)接口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電路。因此，常把單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制電路稱之為可編程步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器。圖32 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)前面已經(jīng)介紹過，驅(qū)動(dòng)脈沖的分配可以使用硬件方法，即用脈沖分配器實(shí)現(xiàn)。下面著重介紹以單片機(jī)為控制器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以對(duì)電機(jī)精確定位。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)由三部份構(gòu)成:控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的更注重整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，所以只采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。 永磁式步進(jìn)電機(jī)永磁式步進(jìn)電機(jī)(簡稱PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。目浙江[業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文前使用最為廣泛的為反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)用一臺(tái)控制器控制幾臺(tái)步進(jìn)電機(jī)可使它們完全同步運(yùn)行；步進(jìn)電機(jī)帶慣性負(fù)載的能力較差；由于存在失步和共振，因此步進(jìn)電機(jī)的加減速方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜化；不能直接使用普通的交直流電源驅(qū)動(dòng)。電機(jī)的運(yùn)行角度只和每次所給予的脈沖信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)，而電機(jī)的運(yùn)行速度也只和脈沖信號(hào)的頻率有直接關(guān)系。接著介紹了本論文要設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，及要實(shí)現(xiàn)的操作方式。接著用較大的篇幅介紹了步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)、分類和工作原理，然后分別闡述了所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的功能和操作、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。以上這些優(yōu)點(diǎn)，尤其是在性能上的優(yōu)點(diǎn)，并不是一個(gè)量的變化，而是質(zhì)的飛躍。[10]細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無關(guān)。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在20細(xì)分狀態(tài)176。/176。176。、176。 細(xì)分驅(qū)動(dòng)要了解步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的“細(xì)分”，先要弄清步進(jìn)電機(jī)“步距角”這個(gè)概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。[7] 自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)D/A輸出預(yù)設(shè)值比較器D觸發(fā)器功率放大器步進(jìn)電機(jī)電流檢測(cè)圖16自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)框圖把步進(jìn)電機(jī)繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓，與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，控制功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制繞組相電流的目的。圖15 高低壓驅(qū)動(dòng)原理如圖15所示，Th、T1分別為高壓管和低壓管，Vh、V1分別為高低壓電源，Ih、I1分別為高低端的脈沖信號(hào)。但是由于串入電阻后，功耗加大，整個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路的效率較低，僅適合于驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)輸入信號(hào)In為高電平時(shí)，提供足夠大的基極電流使三極管T處于飽和狀態(tài)，若忽略其飽和壓降，則電源電壓全部作用在電機(jī)繞組上。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式分類及比較步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的分類主要有恒電壓驅(qū)動(dòng)方式（單電壓驅(qū)動(dòng)、高低壓驅(qū)動(dòng)）、恒電流斬波驅(qū)動(dòng)方式（自激式恒電斬波驅(qū)動(dòng)、它激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)）和細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式。70年代我國研制快走絲數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控機(jī)床等數(shù)控設(shè)備的需求對(duì)步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)則具備了反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)和永磁式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，成為工業(yè)自動(dòng)化等性能要求較高應(yīng)用場(chǎng)合的主流，它剛開始和反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一同發(fā)展起來，后來逐步用于替代反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。 國內(nèi)外發(fā)展情況 步進(jìn)電機(jī)問世以后很快就確定了開環(huán)高分辨率數(shù)控定位系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，在工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展至今己有幾十年的歷史，還沒有找到更合適的替代產(chǎn)品，而且已經(jīng)成為除了交直流電機(jī)外的第三大類電機(jī)。 本方案有以下優(yōu)點(diǎn)單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響。用軟件代替環(huán)形分配器，達(dá)到了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。[2] 采用軟件來產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)的環(huán)型脈沖信號(hào)，并用PLC中的定時(shí)器來產(chǎn)生速度脈沖信號(hào)，這樣就可以省掉專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，降低硬件成本。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文配器。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)電路組成。該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，功能相對(duì)較單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計(jì)，因此靈活性不高。[1] 此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。由于脈沖控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動(dòng)電路。關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 看門狗 驅(qū)動(dòng)技術(shù)ABSTRACTStepping motor is a kind of controlled by electrical pulse signal phase winding current to achieve fixed angle rotating electromechanical ponents, pared with other types of motor control with easytoopenloop precision, no accumulation of error of the advantages, has been widely used in many fields. In order to obtain good control performance results, there has been a lot of stepping motor control system, which adopts singlechip as the control of the control system has been widely applied. A lot of this control system has been in the drive of step motor is very good, such as subdivision driving technology, but some of the system is more plex, and some relatively simple control process do not coincide, investment is not the economy。很多這種控制系統(tǒng)在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)上已經(jīng)做的非常好，比如細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，但是有的系統(tǒng)比較復(fù)雜，和一些相對(duì)比較簡單的控制過程不相吻合，投入上也不經(jīng)濟(jì)。為了得到性能優(yōu)良的控制結(jié)果，出現(xiàn)了很多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其中采用單片機(jī)作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文首先簡要描述了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用情況、以及常見的控制系統(tǒng)采用的方案，常見的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，而且還分析了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，然后以單片機(jī)為主控制器提出了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)模塊的電路進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，接著闡述了步進(jìn)電機(jī)軟件控制開發(fā)的流程。 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)多種多樣，但究其控制手段而言，主要可以分為以下幾種: 基于電子電路控制手段 在一些控制應(yīng)用不高的場(chǎng)合，采用簡單數(shù)字定時(shí)集成芯片為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)受電脈沖信號(hào)控制，電脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)由三部分組成:脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、脈沖信號(hào)分配電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?，自?dòng)給出脈沖鏈，使步進(jìn)電機(jī)每一步響應(yīng)控制信號(hào)的命令，從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步。PLC作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡單易學(xué)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路將PLC輸出的控制脈沖放大，達(dá)到比較大的驅(qū)動(dòng)能力。[3]單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)機(jī)械裝置外圍電路圖13 基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)圖采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。環(huán)形分配器其功能由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實(shí)現(xiàn)脈沖的分配。 本課題的研究思路即為:采用單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。永磁式步進(jìn)電機(jī)則由于轉(zhuǎn)子永磁體加工方面的限制步距角一般較大，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)分辨率比較受限，但是由于采用了低成本的爪極式結(jié)構(gòu)使得其制造工藝簡單、價(jià)格較低，容易快速批量生產(chǎn)，因而廣泛應(yīng)用于對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合。60年代受蘇聯(lián)的影響，主要以三相磁阻式步進(jìn)電機(jī)為主。但是由于我國工業(yè)起步較晚且發(fā)展之初廣泛采用了磁阻式步進(jìn)電機(jī)，產(chǎn)品更新?lián)Q代沒那么快，同時(shí)磁阻式步進(jìn)電機(jī)雖然效率低、振動(dòng)和噪音大但是由于堅(jiān)固耐用、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)成熟、價(jià)格較低，仍然很受國內(nèi)中小企業(yè)的歡迎，因此我國步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)與國外不同仍然以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。如圖14所示，L為電機(jī)繞組，VCC為電源。單電壓功率驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單、元件少、成本低、可靠性高。為了使通電時(shí)繞組能迅速到達(dá)設(shè)定電流，關(guān)斷時(shí)繞組電流迅速衰減為零，同時(shí)又具有較高的效率，出現(xiàn)了高低壓驅(qū)動(dòng)方式?？赏ㄟ^改變其高壓管導(dǎo)通時(shí)間來解決低頻振蕩問題，然而其控制電路較單電壓復(fù)雜，可靠性降低，一旦高壓管失控，將會(huì)因電流太大損壞電機(jī)。[8] 它激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng)比如：當(dāng)比較器輸出的導(dǎo)通脈沖剛好介于D觸發(fā)器的2個(gè)時(shí)鐘上升沿之間時(shí)，該控制信號(hào)將丟失，一般可通過加大D觸發(fā)器時(shí)鐘頻率解決。（176。驅(qū)動(dòng)器工作在半步狀