【正文】 圖 7 顯示電路 （ 5）總體電路圖 把各個(gè)部分的電路圖組合成總電路圖，如圖 8 所示。采用兩個(gè)共陽(yáng)數(shù)碼管作顯示。 圖 5 復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路 （ 3）驅(qū)動(dòng)電路 通過 ULN2803 構(gòu)成比較多的驅(qū)動(dòng)電路，電路圖如圖 6 所示。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大 器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位，所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過接通一按鈕開關(guān)，使 單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振電路用 30PF 的電容和一 12M 晶體振蕩器組成為整個(gè) 電路提供時(shí)鐘頻率。對(duì)于單片機(jī)而言，主要的方法有：軟件 延時(shí)和定時(shí)中斷 .在此電路中電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制主要是通過定時(shí)器的中斷來實(shí)現(xiàn)的， 該電路控制電機(jī)加速度主要是通過 S S3 的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù) 按鍵次數(shù)，改變速度值存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時(shí)器的中斷次數(shù)），這樣就改 變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （ 1）控制電路 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設(shè)置了啟動(dòng)控制，換向控制，加速控制和 減速控制按鈕，分別是 K K S S3，控制電路如圖 4 所示。最小系統(tǒng)只要是為了使單片機(jī)正常工作。步 進(jìn)電機(jī)的四相繞組用 P1 口的 ~ 控制，由于 P1 口驅(qū)動(dòng)能力不夠，因而用一 片 2803 增加驅(qū)動(dòng)能力。 （ 2） 89C51 單片機(jī) Atmel 公司生產(chǎn)的 89C51 單片機(jī)是一種低功耗 /低電壓 ?高性能的 8 位單片機(jī)， 它采用 CMOS 和高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容；片內(nèi)的 Flash ROM 允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性編程 器來編程，內(nèi)部除 CPU 外，還包括 256 字節(jié) RAM， 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口， 5 個(gè)中 斷源， 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 89C51 單片機(jī)是一種功能強(qiáng)、 靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)進(jìn)行控制，主 要是利用軟件進(jìn)行環(huán)形脈沖分配。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。 Θ=360 度（轉(zhuǎn) 子齒角運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒角為 50 齒角電機(jī)為例。當(dāng)某一相繞組通電時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，這時(shí)，如 果定子和轉(zhuǎn)子的小齒沒有對(duì)齊，在磁場(chǎng)的作用下，由于磁通具有力圖走磁阻最小 路徑的特點(diǎn)，則轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的齒相互對(duì)齊，由此可見， 錯(cuò)齒是促使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電 脈沖信號(hào)控制的，其角位移量或線位移量與脈沖數(shù)成正比，每個(gè)一個(gè)脈沖，步進(jìn) 電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度（不距角）或前進(jìn)、倒退一步。 總體設(shè)計(jì)方框圖 總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 2 所示。 ③ 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。在某一高速下的正、反向切換 實(shí)質(zhì)包含了降速 → 換向 → 加速 3 個(gè)過程。要從一個(gè)速度準(zhǔn)確達(dá)到另一個(gè)速度，就要建立一 個(gè)校驗(yàn)機(jī)制，以防超過或未達(dá)到所需速度。結(jié)合各曲線段的頻率和各段間的階梯頻率，就可以建立一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù) leizi888 2022 表，并通過轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為定時(shí)初始表。如果使用定 時(shí)器來控制電機(jī)的速度，加減速控制就是不斷改變定時(shí)中斷的設(shè)定值。步進(jìn)電機(jī)的最高啟動(dòng)頻 率（突跳頻率）一般為 到 3~4KHz，而最高運(yùn)行頻率則可以達(dá)到 N*102KHz， 以超過最高啟動(dòng)頻率的頻率直接啟動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步的現(xiàn)象。在一個(gè) 實(shí)際的控制系統(tǒng)中，要根據(jù)負(fù)載的情況來選擇步進(jìn)電機(jī)。 （ 5） 步進(jìn)電機(jī)的加減速控制 在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果信號(hào)變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于 leizi888 2022 慣性跟不上電信號(hào)的變化，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步現(xiàn)象。調(diào)整送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率， 就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。 如 果 按 反 序 通 電 換 相 ， 即 A→AC→C→CB→B→BA→A ，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。例如，三相步進(jìn)電機(jī)在單三拍的工作方式 下，其各相通電順序?yàn)? A→B→C→A ，通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別 控制 A、 B、 C 相的通斷。 步進(jìn)電機(jī)原理及控制技術(shù) 由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能 直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設(shè)備 步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，典型步進(jìn) leizi888 2022 電機(jī)控制系統(tǒng)如圖 1 所示：控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連 續(xù)變化的脈沖信號(hào)，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列，環(huán)形分配器的主要功能是把 來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器的放大加到步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各項(xiàng)輸入端，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形分配器主要有兩大類： 一類是用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配 器。為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)在 數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)外部中斷，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)的 反復(fù)正反轉(zhuǎn)功能，也即數(shù)控機(jī)床的刀架自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā) 展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，自六十年代初期以來，步進(jìn)電 機(jī)的應(yīng)用得到很大的提高?？刂葡到y(tǒng)通過單片機(jī) 存儲(chǔ)器、 I/O 接口、中斷、鍵盤、 LED 顯示器的擴(kuò)展、步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分頻器、驅(qū) 動(dòng)及保護(hù)電路、人機(jī)接口電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動(dòng)電路等的設(shè)計(jì)， 實(shí)現(xiàn)了四相步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電數(shù)字控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件， 由于其精度高、體積小、控制方便靈活，因此在智能儀表和位置控制中得到了廣 泛的應(yīng)用，大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及單片機(jī)技術(shù)的迅速普及，為設(shè)計(jì)功能強(qiáng)， 價(jià)格低的步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器提供了先進(jìn)的技術(shù)和充足的資源。從結(jié)構(gòu)上看，步進(jìn)電機(jī)分為三相 單三拍、三相雙三拍和三相六拍 3 種，其基本原理如下： （ 1） 換相順序的控制 通電換相這一過程稱為脈沖分配。若步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式為 三 相 六 拍 ， 即 A→AB→B→BC→C→CA→A 。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。在步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，為了防止因慣性 而使電機(jī)軸產(chǎn)生順滑，則需采用合適的鎖定波形，產(chǎn)生鎖定磁力矩，鎖定步進(jìn)電 機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 選定的曲線比較符合步進(jìn)電機(jī)升降過程的運(yùn)行規(guī)律，能充分利用步進(jìn)電機(jī)的有效 轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)性好，縮短了升降速的時(shí)間，并可防止失步和過沖現(xiàn)象。加速過程有突然施加的脈沖啟動(dòng)頻率 f0。加速時(shí)，使脈沖頻率增高，減速則相反。為了縮短速度轉(zhuǎn)換的時(shí)間，