【正文】 ，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。則不會產(chǎn)生復(fù)位信號。腳RES接單片機的復(fù)位端。手動復(fù)位輸入，低電平有效，即/AIR輸入一個低電平，RESET復(fù)位輸出。(2)MAX813的主要性能特點:復(fù)位輸出。(2)電壓監(jiān)控?？撮T狗電路是計算機技術(shù)中監(jiān)視定時器的俗稱。 在處理按鍵程序前就先去抖動，防止因按鍵時產(chǎn)生的機械抖動而錯誤的重復(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地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，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：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令2：光標復(fù)位，光標返回到地址00H。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，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、符號等點陣式LCD。 (2)字符的顯示用LCD顯示一個字符時比較復(fù)雜，因為一個字符由68或88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(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”的點亮，為“0”的不亮。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（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，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，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,當系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。單片機的最小化系統(tǒng)是單片機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、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，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。1PSEN：外部程序存儲器的選通信號。RST：復(fù)位輸入。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流； 管腳說明VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。鍵盤作為一個外部中斷源，設(shè)置了步進電機正轉(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，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示轉(zhuǎn)速度狀態(tài)。硬件上采用了專用的系統(tǒng)程序運行監(jiān)控電路WTD(看門狗)。本系統(tǒng)大致想達到以下幾個特點: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單片機作為步進電機控制器的核心運算器件，利用單片機強大的運算能力和可編程的特點，可以實現(xiàn)較為復(fù)雜的步進電機控制功能。 由于單片機的強大功能，還可設(shè)計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，和單片機端口連接，設(shè)置了步進電機正轉(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，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉(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，用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)動電路。因此，常把單片機步進電機控制電路稱之為可編程步進電機控制驅(qū)動器。圖32 單片機控制步進電機控制系統(tǒng)前面已經(jīng)介紹過，驅(qū)動脈沖的分配可以使用硬件方法，即用脈沖分配器實現(xiàn)。下面著重介紹以單片機為控制器的步進電機控制系統(tǒng)?？刂撇竭M脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。典型的運動控制系統(tǒng)應(yīng)由三部份構(gòu)成:控制部分、驅(qū)動部分、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)動力矩又可以提高控制精度。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。由于本設(shè)計的設(shè)計目的更注重整個系統(tǒng)的有機結(jié)合，所以只采用反應(yīng)式步進電機?；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，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。 永磁式步進電機永磁式步進電機(簡稱PM)永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源。目浙江[業(yè)大學碩士學位論文前使用最為廣泛的為反應(yīng)式和混合式步進電機。同時用一臺控制器控制幾臺步進電機可使它們完全同步運行；步進電機帶慣性負載的能力較差；由于存在失步和共振，因此步進電機的加減速方法根據(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。電機的運行角度只和每次所給予的脈沖信號強度有關(guān)，而電機的運行速度也只和脈沖信號的頻率有直接關(guān)系。接著介紹了本論文要設(shè)計的控制系統(tǒng)的功能特點，及要實現(xiàn)的操作方式。接著用較大的篇幅介紹了步進電機的特點、分類和工作原理，然后分別闡述了所要設(shè)計的系統(tǒng)的功能和操作、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計。以上這些優(yōu)點，尤其是在性能上的優(yōu)點，并不是一個量的變化，而是質(zhì)的飛躍。[10]細分功能完全是由驅(qū)動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生的，與電機無關(guān)。細分驅(qū)動器工作在20細分狀態(tài)176。/176。176。、176。 細分驅(qū)動要了解步進電機驅(qū)動器的“細分”，先要弄清步進電機“步距角”這個概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。[7] 自激式恒電流斬波驅(qū)動D/A輸出預(yù)設(shè)值比較器D觸發(fā)器功率放大器步進電機電流檢測圖16自激式恒電流斬波驅(qū)動框圖把步進電機繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓，與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)設(shè)值進行比較，控制功率管的開關(guān)，從而達到控制繞組相電流的目的。圖15 高低壓驅(qū)動原理如圖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。但是由于串入電阻后，功耗加大，整個功率驅(qū)動電路的效率較低，僅適合于驅(qū)動小功率步進電機。當輸入信號In為高電平時，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繞組上。 步進電機驅(qū)動方式分類及比較步進電機驅(qū)動方法的分類主要有恒電壓驅(qū)動方式（單電壓驅(qū)動、高低壓驅(qū)動）、恒電流斬波驅(qū)動方式（自激式恒電斬波驅(qū)動、它激式恒電流斬波驅(qū)動）和細分驅(qū)動方式。70年代我國研制快走絲數(shù)控線切割機、數(shù)控機床等數(shù)控設(shè)備的需求對步進電機的發(fā)展起了很大的促進作用?；旌鲜讲竭M電機則具備了反應(yīng)式步進電機和永磁式步進電機的優(yōu)點，成為工業(yè)自動化等性能要求較高應(yīng)用場合的主流，它剛開始和反應(yīng)式步進電機一同發(fā)展起來，后來逐步用于替代反應(yīng)式步進電機。 國內(nèi)外發(fā)展情況 步進電機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外的第三大類電機。 本方案有以下優(yōu)點單片機軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響。用軟件代替環(huán)形分配器，達到了對步進電機的最佳控制。[2] 采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅(qū)動器，降低硬件成本。PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分浙江工業(yè)大學碩士學位論文配器。步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成。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)，功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計，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。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。關(guān)鍵詞:步進電機 單片機 看門狗 驅(qū)動技術(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)在步進電機的驅(qū)動上已經(jīng)做的非常好，比如細分驅(qū)動技術(shù)，但是有的系統(tǒng)比較復(fù)雜，和一些相對比較簡單的控制過程不相吻合，投入上也不經(jīng)濟。為了得到性能優(yōu)良的控制結(jié)果，出現(xiàn)了很多步進電機控制系統(tǒng)，其中采用單片機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電機的發(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)動技術(shù)，而且還分析了步進電機的工作原理，然后以單片機為主控制器提出了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，在此基礎(chǔ)上對各個模塊的電路進行詳細的設(shè)計，接著闡述了步進電機軟件控制開發(fā)的流程。 步進電機的控制系統(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)用不高的場合，采用簡單數(shù)字定時集成芯片為步進電機提供脈沖控制信號，步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。這個系統(tǒng)由三部分組成:脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅(qū)動電路。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進電機每一步響應(yīng)控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機不可能輕易失步。PLC作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實用性強、硬件配套齊全、編程簡單易學和可靠性高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進電機的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。步進電機功率驅(qū)動電路將PLC輸出的控制脈沖放大，達到比較大的驅(qū)動能力。[3]單片機系統(tǒng)驅(qū)動電路步進電機機械裝置外圍電路圖13 基于單片機控制步進電機系統(tǒng)圖采用單片機來控制步進電機，實現(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系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。 本課題的研究思路即為:采用單片機作為控制核心，實現(xiàn)對步進電機的控制。永磁式步進電機則由于轉(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、價格較低，容易快速批量生產(chǎn)，因而廣泛應(yīng)用于對性能要求不高的場合。60年代受蘇聯(lián)的影響，主要以三相磁阻式步進電機為主。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電機，產(chǎn)品更新?lián)Q代沒那么快，同時磁阻式步進電機雖然效率低、振動和噪音大但是由于堅固耐用、驅(qū)動控制技術(shù)成熟、價格較低，仍然很受國內(nèi)中小企業(yè)的歡迎，因此我國步進電機的生產(chǎn)與國外不同仍然以反應(yīng)式步進電機為主。如圖14所示，L為電機繞組，VCC為電源。單電壓功率驅(qū)動電路的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單、元件少、成本低、可靠性高。為了使通電時繞組能迅速到達設(shè)定電流，關(guān)斷時繞組電流迅速衰減為零，同時又具有較高的效率，出現(xiàn)了高低壓驅(qū)動方式。可通過改變其高壓管導通時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，將會因電流太大損壞電機。[8] 它激式恒電流斬波驅(qū)動比如：當比較器輸出的導通脈沖剛好介于D觸發(fā)器的2個時鐘上升沿之間時，該控制信號將丟失，一般可通過加大D觸發(fā)器時鐘頻率解決。（176。驅(qū)動器工作在半步狀