【正文】 取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。 6）運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)稱(chēng)為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。稱(chēng)之為失步。 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)1）步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。常用m表示。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)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。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、步進(jìn)電機(jī)、光電開(kāi)關(guān)、PID算法、閉環(huán)控制一、步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第六章 參考文獻(xiàn)[1]溫希東，路勇. 計(jì)算機(jī)控制技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社,2005 69~80[2]曹天漢. 單片機(jī)原理與接口技術(shù). 電子工業(yè)出版社,2006 96~111[3]曹承志. 電機(jī)拖動(dòng)與控制. 機(jī)械工業(yè)出版社,2000 267~277 摘要：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移(或線(xiàn)位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。那時(shí)候覺(jué)得學(xué)習(xí)單片機(jī)是那么的枯燥乏味，整天只是學(xué)習(xí)這個(gè)指令做什么，那個(gè)指令做什么，覺(jué)得學(xué)了一點(diǎn)用都沒(méi)有。停 YAN0: MOV R0,25LOOP00:MOV R1,100LOOP01:DJNZ R1,LOOP01 DJNZ R0,LOOP00 RETYAN1: MOV R0, 20 LOOP10:MOV R1,100LOOP11:DJNZ R1,LOOP11 DJNZ R0,LOOP10 RETYAN2: MOV R0,30 LOOP20:MOV R1,100LOOP21:DJNZ R1,LOOP21 DJNZ R0,LOOP20 CHA: DB 03H,06H,05H END第五章 心得體會(huì)通過(guò)這次的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有了深入的了解，平時(shí)我們接觸的電動(dòng)機(jī)主要是直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，很少見(jiàn)到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所以對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)比較陌生。加減速正轉(zhuǎn) MOV A,D0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 LJMP ZHENGFAN1: MOV DPTR,CHA 。減速速 JNB ,TIN 。等待信號(hào) MOV P0,FFH MOV R2,0 MOV R3,0 MOV R4,0 CLR IT0 SETB EA SETB EX0 LJMP MAININT0: JNB ,ZHENG。脈沖序列的個(gè)數(shù)可以用寄存器CL進(jìn)行計(jì)數(shù)。如按前面所示的表取控制數(shù)，按順序執(zhí)行，就可以使步進(jìn)電機(jī)安一定的方向步進(jìn)。接口電路一般為鎖存器，也有使用可編程接口芯片，如8255。 步進(jìn)電機(jī)的選擇因本次設(shè)計(jì)的要求，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)選用三相雙三拍的步進(jìn)電機(jī)，具體說(shuō)明如下:三相雙三拍控制模型：正轉(zhuǎn)控制模型步序工作狀態(tài)控制模型二進(jìn)制十六進(jìn)制1AB0000001103H2BC0000011006H3CA0000010105H反轉(zhuǎn)控制模型步序工作狀態(tài)控制模型二進(jìn)制十六進(jìn)制1AB0000001103H2CA0000010105H3BC0000011006H控制繞組的通電方式為ABBCCAAB 或ABCABCAB，每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一個(gè)循環(huán)，當(dāng)A 、B 兩相控制繞組同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時(shí)考慮到兩對(duì)定子極的作用，只有A 相極和B 相極對(duì)轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡才是轉(zhuǎn)子的平衡位置。在閑置模式下，CPU停止工作。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 主要特性： 與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線(xiàn)、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 （1）振蕩器特性：　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 （8）P0口（3932）：雙向I/O口。（5）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號(hào)輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。（2）VSS（20）：接地，也就是GND。 單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫(xiě)達(dá)幾萬(wàn)次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。選用8279來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示和鍵盤(pán)。固一般采用后者，用光電騙碼器作為反饋元件。定時(shí)方法是利用單片機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)器定時(shí)功能產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號(hào)，從而可方便的控制系統(tǒng)輸出CP脈沖的周期。延時(shí)方法是在每次換向之后調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換向，這樣周而復(fù)始就可發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。 設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)功能（1）電機(jī)工作方式為三相雙三拍，初始轉(zhuǎn)速100r/min ；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的啟/停功能；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)功能；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的加/減速功能。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。往往采用AABBBC－CCAA這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來(lái)每步1/3て改變?yōu)?/6て。與齒5相對(duì)齊，（A39。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類(lèi)的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線(xiàn)位移的執(zhí)行部件。以后經(jīng)過(guò)不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴(lài)性等靈活控制性高的機(jī)械系統(tǒng)中。1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，這對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類(lèi)電動(dòng)機(jī)。 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著40個(gè)小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線(xiàn)依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開(kāi)1/3て，C與齒3向右錯(cuò)開(kāi)2/3て，A39。 如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。 如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒4與A偏移為1/3て對(duì)齊。如按A，C，B，A……通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。 不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線(xiàn)分別與轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)偏移1/m,2/m……(m1)/m,1。 課程設(shè)計(jì)目的、要求及設(shè)計(jì)方案論證 設(shè)計(jì)目的（1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)給定步進(jìn)電機(jī)的控制；（2）進(jìn)一步掌握步進(jìn)電機(jī)的控制方法；（3）進(jìn)一步掌握單片機(jī)硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)方法。一種是延時(shí)，一種是定時(shí)。因此只適合較簡(jiǎn)單的控制過(guò)程。用編碼器的測(cè)速發(fā)電機(jī)作為轉(zhuǎn)速測(cè)量工具,因?yàn)檫x擇了閉環(huán)控制，就必須有反饋元件，反饋元件一般有兩種，一種是采用同軸的測(cè)速發(fā)電機(jī)，把步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋回來(lái)，然后通過(guò)顯示器顯示出來(lái)并對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；別一種是通過(guò)光同軸的電編碼器把步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋回來(lái)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；兩者相比，后者的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，安全可靠，污染少。（4） 基本方案的確定　　因本次設(shè)計(jì)的要求，選用三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)選用89C51作為控制器。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案（1）VCC（40）：電源+5V。（4）PSEN（29）：片外ROM選通信號(hào)，低電平有效。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)接口電路因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流比單片機(jī)端口所能提供的要大得多．單片機(jī)要控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)就不能直接將端口與電機(jī)各相相連，必須使用一定的接口電路和驅(qū)動(dòng)電路。，若P1．2口輸出為0時(shí)，發(fā)光二極管不會(huì)發(fā)光．此時(shí)光敏管處于截止?fàn)顟B(tài)，而達(dá)林頓管導(dǎo)通．所以C相通電：反之，P1．2輸出為1時(shí)，由電路分析可知C相不通電。正反向控制程序分別按要求的控制順序輸出相應(yīng)的控制模型，再加上脈寬延時(shí)程序即可。其程序流程圖如下圖所示： 程序流程圖程序編寫(xiě)：D0 EQU 0D2 EQU 2 ORG 0000HSTART: LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0100HMAIN: MOV P2,00H 。加 JNB ,JIAN 。反轉(zhuǎn) MOV DPTR,CHA MOV A,D2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ACALL YAN0 CPL CPL ACALL YAN0 CPL CPL LJMP FANZHENG1:MOV DPTR,CHA 。減速 MOV R3,0 CJNE R2,0,ZHENG LCALL FANTIN: LCALL MAIN 。在這次課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，加、減速，我也對(duì)單片機(jī)的知識(shí)也進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固。從這次的課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)自己在好多地方的不足，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)努力去彌補(bǔ)這些不足，爭(zhēng)取讓自己不要被社會(huì)淘汰。并且由傳感器EEEX672采集轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)而進(jìn)行關(guān)于速度的閉環(huán)控制，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用電路證明，該仿真控制系統(tǒng)的隨動(dòng)性能好，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)所用的步進(jìn)電機(jī)為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)（型號(hào)為42BYG016）。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。（本實(shí)驗(yàn)采用兩相四拍） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線(xiàn)圈對(duì)數(shù)。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）=（俗稱(chēng)整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱(chēng)半步）。 2）失步： 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。 5）最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。3）功率放大功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。二、驅(qū)動(dòng)器由于單片機(jī)的I/O不具有直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的能力，故在本系統(tǒng)中需要步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，我們選擇驅(qū)動(dòng)器為KD221，該驅(qū)動(dòng)器具有輸入電壓范圍廣，控制信號(hào)輸入方式多樣等特點(diǎn)。 ④、A ,:接電機(jī)A相線(xiàn)圈的二根引線(xiàn)。 ③、VP:接CP和CW信號(hào)的負(fù)極，即邏輯電路電源的負(fù)極。四、硬件設(shè)計(jì)電路圖 下圖中為單片機(jī)的最小系統(tǒng),，,加速,減速, LCD1602的RS,RW,E引腳。SX672為檢測(cè)轉(zhuǎn)速的傳感器外接+5V驅(qū)動(dòng)電壓,輸出接入單片機(jī)的T1腳。控制變量y的大小會(huì)朝著減小偏差e的方向變化．比例系數(shù)的大小決定了比例調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的快慢程度,大調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的速度快，但過(guò)大會(huì)使控制系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)或振蕩現(xiàn)象。積分常數(shù)的大小決定了積分作用強(qiáng)弱程度，選擇的越小，積分的調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但系統(tǒng)振蕩的衰減速度越慢。 比例積分微