【正文】 分別為： PDIP、 TQEP 和 PLCC，本設(shè)計采用 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 PDIP 封裝形式的 AT89S52 單片機，其引腳排列如圖 所示。此外，該模塊結(jié)合定時器的中斷服務(wù)程序，完成了對各個步進(jìn)電機的一系列動作的系統(tǒng)要求，力求達(dá)到對系統(tǒng)最佳的實時控制。 串口下載模塊主要是負(fù)責(zé)實現(xiàn)計算機和單片機之間的雙向通信，并將在計算機里面編譯好的程序下載到單片機芯片當(dāng)中。 單片機最小系統(tǒng)的功能是作為整個控制系統(tǒng)的核心，它主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制步進(jìn)電機控制脈沖信號以及經(jīng)由串口接收和發(fā)送給上位機的相關(guān)控制指令，并通過單片機的軟件編寫程序代替環(huán)形脈沖分配器輸出脈沖信號以控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。 本方案有以下優(yōu)點： (1)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； (2)用軟件 編程實現(xiàn)的方式 代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設(shè)定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進(jìn)電機的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性； (3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機的組合 集成在一起 ，大大 地 提高 了 系統(tǒng)的交互性。用軟件代替環(huán)形分配器，達(dá)到了對步進(jìn)電機的最佳控制。 采用軟件來產(chǎn)生控制步進(jìn)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(jìn)電機驅(qū)動器，降低硬件 成本?；?PLC 控制的步進(jìn)電機可以采用軟件編程方式 實現(xiàn)的環(huán)形分配器，也可采用硬件方式實現(xiàn)的環(huán)形分配器。 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(xué)、可靠性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。閉環(huán)控制是不斷地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋環(huán)節(jié)和適當(dāng)?shù)奶幚?，由系統(tǒng)程序自動計 算并給出脈沖鏈數(shù)，使步進(jìn)電機每一步都響應(yīng)控制信號的命令，從而只要控制策略正確得當(dāng)，那么步進(jìn)電機就不大可能出現(xiàn)輕易丟步的現(xiàn)象。系統(tǒng)組成如圖 所示。此外，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。通過矩陣鍵盤模塊實時鍵入相應(yīng)數(shù)值來控制電機的啟停、前進(jìn)后退和轉(zhuǎn)速，并通過 LCD 字符型液晶顯示屏顯示各個步進(jìn)電機對應(yīng)的運行狀態(tài)及運行檔速和步進(jìn)距離。轉(zhuǎn)子的角位移大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入的脈沖同步。步進(jìn)電機在工業(yè)自動化裝備，辦公自動化設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，近年來，控制技術(shù)、計算機技術(shù)及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展有力地推動了步進(jìn)電機控制技術(shù)的進(jìn)步，提高了步進(jìn)電機的高性能伺服控制的設(shè)計方法與具體實現(xiàn)技術(shù)，反映了步進(jìn)電機伺服控制技術(shù)的最新發(fā)展 [3] 。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機的應(yīng)用蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合方面，步進(jìn)電機用得較多。在國內(nèi)，過去用大力矩步進(jìn)電動機實現(xiàn)機床數(shù)控，有實力的公司現(xiàn)在也采用交流電動機驅(qū)動數(shù)控機床，而在驅(qū)動設(shè)備上國內(nèi)與國外還存在著很大的差距，主要差距是國外對交流電動機的控制理論與工程分析和應(yīng)用能力強，先進(jìn)的控制理論作為軟件，并寫在控制器內(nèi)部。我國在建國初期就已經(jīng)能夠生產(chǎn)和應(yīng)用，較早是在江浙一 帶、北京、四川等地都有對其進(jìn)行生產(chǎn)，并且在各行業(yè)中已被廣泛使用。 傳統(tǒng)的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)采用分立元件的控制回路，或者集成電路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路，不利于系統(tǒng)的改進(jìn)升級。正是由于脈沖電信號與步進(jìn)電機轉(zhuǎn)角存在著這種線性關(guān)系，并且在負(fù)載能力范圍內(nèi)這些關(guān)系不會因電源電壓、負(fù)載大小 、環(huán)境條件的波動而變化，這使得步進(jìn)電機不會出現(xiàn)誤差的累積現(xiàn)象，因而步進(jìn)電機在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。s running state on the move and other information are displayed by LCD. In order to meet the practical application, with the PC as the platform, the system achieves a PC of strong manmachine interactive interface. Besides, it realizes the twoway munication application of the singlechip and the PC through the serial port. On the interface of PC, the remote control operati seron is realized by the program design for each stepper motor in its coordinate direction. In this way, the system achieves the start, stop, forward, back, and aies of corresponding actions like these of each stepper motor as well as the realtime type and display of the relevant revolving speed value and coordinate value in the process so as to reach the effect of remote monitoring. Keyword: stepper motor, PC, LCD 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 III 頁 目 錄 1 緒 論 ................................................................ 1 設(shè)計的背景及目的 ..................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ....................................................... 1 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 ................................................... 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ....................................................... 4 方案的選擇與論證 ..................................................... 4 系統(tǒng)各部分組成及其功能簡介 ........................................... 6 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ......................................................... 8 單片機最小系統(tǒng) ....................................................... 8 AT89S52 簡介 ...................................................... 8 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 .............................................. 13 單片機 I/O 口分配及實現(xiàn)的功能 ..................................... 14 步進(jìn)電機簡介 ........................................................ 14 步進(jìn)電機的分類 .................................................. 14 兩相步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)及其工作原理 .................................. 15 步進(jìn)電機驅(qū)動模塊設(shè)計 ................................................ 19 ULN2020A 簡介 ................................................... 19 電機驅(qū)動電路設(shè)計 ................................................ 21 串口通信模塊與上位機的設(shè)計 .......................................... 22 LCD12864 字符型液晶屏顯示模塊設(shè)計 .................................. 23 LCD12864 字符型液晶屏簡介 ....................................... 24 LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的指令功能說明 ..................... 25 LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的基本編程原理 ..................... 27 鍵盤模塊設(shè)計 ........................................................ 30 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................... 33 系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計 .................................................. 33 系統(tǒng)初始化模塊設(shè)計 .................................................. 34 鍵盤輸入與液晶顯示程序模塊 .......................................... 34 步 進(jìn)電機運行控制模塊 ................................................ 35 上位機模塊的軟件設(shè)計 ................................................ 36 結(jié) 論 ............................................................... 39 致 謝 ................................................................ 40 參考文獻(xiàn) ................................................................ 41 附 錄 .............................................................. 42 附錄 A ................................................................. 42 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 IV 頁 附錄 B ................................................................. 51 附錄 C ................................................................. 52 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 1 緒 論 設(shè)計的背景及目的 步進(jìn)電動機在國外通常被稱為 Steppingmotor、 Pulse motor 或 Stepper servo，其應(yīng)用及其發(fā)展已有約 80 年的歷史。s realtime display. Threedimensional workbench being as controlled objective, corresponding ball spiral wire rod mechanical device is driven by a stepper motor in every direction to realize the accurate motion in each coordinate direction, accordingly, it imitates the cutting machine39。 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)電機，上位機，液晶顯示 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 Control system of two phase stepper motor based on AT89S52 singlechip Author： Mai mingjie Tutor： Song aijuan Abstr