【正文】 會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向一著該磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。步進電機每轉(zhuǎn)一周的步數(shù)相同，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會長期積累。比如在數(shù)控系統(tǒng)中就得到廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點明顯的步進電機被廣泛應(yīng)用在電子計算機的許多外圍設(shè)備中，例如 打印機，紙帶輸送機構(gòu)，卡片閱讀機，主動輪驅(qū)動機構(gòu)和存儲器存取機構(gòu)等，步進電機也在軍用儀器，通信和雷達設(shè)備，攝影系統(tǒng)，光電組合裝置，閥門控制，數(shù)控機床，電子鐘，醫(yī)療設(shè)備及自動繪圖儀，數(shù)字控制系統(tǒng)，工具機控制，程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應(yīng)用。原來的步進電機控制系統(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)的改進升級。 但是在有些應(yīng)用場合，并不需要高精度的控制，而是需要在滿足一般工作要求的情況下，盡量使控制系統(tǒng)做到：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低；功能較為齊全；適應(yīng)性強；電機各種運行狀態(tài)指示一目了然，操作方便；系統(tǒng)抗干擾能力強，可靠性高等要求。 第一章 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)基本功能 設(shè)計的步進電機控制器。 ：清除設(shè)定為正轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)數(shù)為 00。 ② 輸入轉(zhuǎn)數(shù)，顯示器顯示輸入的轉(zhuǎn)數(shù)，按“ A”設(shè)定正逆轉(zhuǎn)， LED 指示燈亮表示逆轉(zhuǎn)， LED 指示燈滅表示正轉(zhuǎn)，然后按“ *” 步進電動機開始運行?？墒共竭M電機具有更高的性能 ,同時把數(shù)字電路與驅(qū)動電路隔離開 ,避免了步進電機運行時所產(chǎn)生的沖擊電壓和電流干擾單片機。鍵盤輸入模塊主要完成數(shù)據(jù)輸入及控制輸入，顯示模塊完成轉(zhuǎn)數(shù)的顯示。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部RAM， 32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通訊口，內(nèi)置一個精密比較器， 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，同時AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的工作模式，空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時計數(shù)器，串行通信及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因 為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉底時會輸出一個電流。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉底時會輸出一個電流。 P3 口： P3 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ,P3 的輸出緩沖級可驅(qū)動 （吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯們電路。 RST：復(fù)位輸入。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V的編程允 許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 VPP。 外接石英晶體或陶瓷振蕩器及電容 C1， C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 圖 時鐘振蕩電路 （ 3）復(fù)位電路 計算機在啟動運行是都需要復(fù)位，使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。 RST 變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位， CPU 從初始狀態(tài)開始工作。 RST 端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括 Vcc 的上升時間和振蕩器起振時間， Vcc 上升時間若為 10ms，振蕩器起振時間和頻率有關(guān)。如圖所示 圖 24 上電和開關(guān)復(fù)位 而我們在這次的畢業(yè)設(shè)計中運用的人工復(fù)位電路 . 其中電平復(fù)位是通過 RST端經(jīng)電阻 和電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的，按鍵手動電平復(fù)位電路如圖。一般上拉電阻取值為 1KΩ 10KΩ。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。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。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 其硬件電路如下示： 圖 27 輸出 +5V電壓 圖 28 輸出 +12V 電壓 AT89C52 接電機驅(qū)動電路 接數(shù)碼管段選端 EA接 +5v Reset 接復(fù)位電路 X1,X2 接晶振電路 接鍵盤控制電路 , 接數(shù)碼管位選端 2． 2 步進電機 步進電機的分類 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負載變化的影響。反應(yīng)式步進電機有單段式和多段式兩種類型； (2)永磁式步進電機 (Permanent Mag，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。 圖 29 目前市場上所使用的工業(yè)用步進電機，以混和式（ HB型）最為普遍。 θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) *運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50齒電機為例。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。 失步： 電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。 運行矩頻特性： 電機在某種測試條 件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。 電機正反轉(zhuǎn)控制： 當(dāng)電機繞組通電時序為 AABBBCCCDDDA 時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DADCDCBCBABA 時為反轉(zhuǎn)。 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動 頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。伴隨著不同數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用 電機的工作原理 步進電機本質(zhì)上是一個數(shù)字角度轉(zhuǎn)換器。）。 /9176。那么步進電機的步距角 Q=(360/NZ)176。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和 感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、 電樞繞組 、 換向器 和風(fēng)扇等組成。靜止的部分稱為定子，作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的機械支撐。 定子部分： 主磁極：也稱為主極。裝在主極之間。其組數(shù)與主極極數(shù)相等。 換向器：由許多彼此絕緣的換向片構(gòu)成。（半步級），是非常小的；停止定位精度誤差皆在177。 （步進電機的定位精度是取決于電機本身的機 械加工精度） （ 2） 位置及速度控制 ： 步進電機在輸入脈沖信號時，可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的回轉(zhuǎn)進而得到靈活的角度控制（位置控制），并可得到與該脈沖信號周波數(shù)（頻率）成比例的回轉(zhuǎn)速度。也因其屬開回路控制，故最適合于短距離、高頻度、高精度之定位控制的場合下使用。 （ 9）步進電機的速度 — 轉(zhuǎn)矩特性 速度 轉(zhuǎn)矩特性取決于電機及驅(qū)動器，尤其與所搭配的驅(qū)動器有著極大的影響；使用的驅(qū)動器不同，特性上的差異也就會有明顯的不同。 (3)最大響應(yīng)頻率 ：在無負載、負荷慣性為 0時，電機所 能夠響應(yīng)之最快的速度。 共陽數(shù)碼管簡介 四位共陽數(shù)碼管的管腳分配如下圖 211 所示： 圖 211 四位共陽數(shù)碼管管腳定義 數(shù)碼管的管腳排列：從數(shù)碼管的正面觀看，左下角的那個腳為 1 腳，從 1腳開始，按照逆時針方向排列依次是 1 腳到 12 腳，其中 1 6 為公共角，為位選信號輸入端。 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通 COM 端電路的 控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 圖 212 數(shù)碼管顯示電路 鍵盤控制電路 鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。 按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。 為了確保單片機對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的 影響。其原理圖如圖 213所示： 圖 213鍵盤控制模塊原理圖 光電耦合器與驅(qū)動系統(tǒng) (1) 4N25 光電耦合器 光電耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合，構(gòu)成電一光一電的轉(zhuǎn)換 器件。 光電耦 合器具有以下特點，首先其信號傳遞采取電一光一電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，因此具有很高的絕緣電阻，可以達到 1010 歐姆以上。 光電耦合器的用途很多，如作為高壓開關(guān)，信號隔離轉(zhuǎn)換．脈沖系統(tǒng)間的電平匹配以及各種邏輯電路等。反之，當(dāng) =0 時，經(jīng)反相后，使發(fā)光二極管發(fā)光， 光敏 三極管導(dǎo)通， 從而使達林頓管截止， A 相繞組不通電。在電子學(xué)電路設(shè)計中，達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。繼電器驅(qū)動。而音頻功率輸出。 74LS47 的功能用于將 BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字 ,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡化了程序，節(jié)約了 單片機的 IO 開銷。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。將 7段發(fā)光二極管陰極都連在一起， 稱為共陰極接法，當(dāng)某個字段 的陽極為高電平時， 對應(yīng)的字段就點亮。 所謂動態(tài)顯示就是用掃描方式輪流點亮 LED 顯示器的各個位。驅(qū)動器可用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)動器。 電路圖如下所示： 圖 單片機與步進電機的接口電路圖 第三章 控制系統(tǒng)的軟件 程序設(shè)計思路 步進電機控制系統(tǒng)的軟件需要同時完成讀取鍵盤、處理鍵盤、控制步進電機轉(zhuǎn)動、控制數(shù)碼管動態(tài)顯示等任務(wù)，這就必須通過中斷技術(shù)來實現(xiàn)。 程序流程圖 （ 1） 主程序流程圖 步進電機控制系統(tǒng)的主程序在對整個系統(tǒng)初始化后主要完成讀鍵盤和處理鍵盤的功能，如圖 31所示： 開 始設(shè) 置 T0、 T1讀 鍵 盤處 理 鍵 盤等 待 中 斷初 始 化 系 統(tǒng)參 數(shù) 圖 31 步進電機控制系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)上電復(fù)位后，先調(diào)用初始化子程序，對步進電機各端口，相關(guān)參數(shù)進行初始 化，設(shè)置 T0、 T1工作方式控制字和時間常數(shù)。延時 10ms 后再次掃描 P2 口 ，第二次與初始值比較，若相等則表明前一次比較不相等是由抖動產(chǎn)生；如果相等則表明確實有鍵按下。 （ 3）鍵盤處理子程序流程圖 按鍵處理子程序流程圖如圖 33 所示： 開 始取 出 鍵 值否是P 2 . 3 是 否按 下否是P 2 . 2 是 否按 下否P 2 . 1 是 否按 下退 出否P 2 . 0 是 否按 下T R 0 取 反 ， 通 過 啟停 T 0 啟 停 步 進 電 機取 反 方 向 控 制 位 改變 電 機 轉(zhuǎn) 動 方 向是修 改 速 度 參數(shù) 值 ， 加 速是修 改 速 度 參數(shù) 值 ， 減 速 圖 33鍵盤處理子程序流程圖 鍵盤處理子程序開始時要從存放實際鍵值的參數(shù)中取出剛讀取到的鍵值送到累加器 A，依 次判斷累加器 A 的低四位。 （ 4）電機控制中斷程序流程圖 定時器中斷 0 服務(wù)程序流程圖如圖 34所示： 開 始保 護 現(xiàn) 場退 出根 據(jù) 當(dāng) 前 轉(zhuǎn) 速查 表 設(shè) 定 T H 0根 據(jù) 當(dāng) 前 轉(zhuǎn) 速查 表 設(shè) 定 T L 0判 斷 轉(zhuǎn) 動 方 向控 制 位 的 值循 環(huán) 左 移 脈 沖信 號 并 輸 出循 環(huán) 右 移 脈 沖信 號 并 輸 出恢 復(fù) 現(xiàn) 場是 0是 1 圖 34定時器中斷 0服務(wù)程序流程圖 定時器中斷 0 服務(wù)程序的中斷時間由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速決定。 通過用當(dāng)前轉(zhuǎn)速控制中斷時間，控制了脈沖的輸出頻率，也就到達了控制步進電機轉(zhuǎn)動速度的目的；通過檢測方向控制位的電平，選擇脈沖信號的循環(huán)左移或循環(huán)右移，控制了步進電機各引出端的接通順序，也就到實現(xiàn)了步進電機轉(zhuǎn)動方向的控制。然后延時 1ms，接著關(guān)閉十位數(shù)碼管，查表得到個位的字段碼送 P1口，控制個位上的數(shù)碼管顯示。單擊確定。若有高壓 ,聯(lián)機仿真器調(diào)試時 ,將會損壞仿真器等 ,有時會使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成 塊發(fā)熱損壞。 有時會出現(xiàn)數(shù)碼管顯示不全情況，多為連線有誤，或程序編寫時出現(xiàn)問題。 第五章 設(shè)計小結(jié) 本設(shè)計通過單片機 AT89C51 來控制步進電機的 正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)數(shù) ， 以實現(xiàn)對步進電機的運動控制。 在這一段時間里 ,我了解了實際動手操作和理論相結(jié)合的重要性 ,在老師的耐心幫助下 ,自己的認真努力下 ,最終得到圓滿。遵循物質(zhì)客觀規(guī)律，不隨便改寫設(shè)計數(shù)據(jù)。 總之， 本次的設(shè)計使我從中學(xué) 會了 如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識運用到我以后的工作中去。老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴謹、經(jīng)驗豐富，特別是忘我工作的科研精神都使我受益匪淺。t agree with the disciplinary action your employer has taken against you ? your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. For more information about dismissal and unfair dismissal, see Dismissal. You can make a claim to an employment tribunal, even if you haven39。s antiracism taskforce, is in London for the Football Association3