基于單片機(jī)的步進(jìn)控制系統(tǒng)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 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。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(lái)選擇步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的最高啟動(dòng)頻率（突跳頻率）~4KHz，而最高運(yùn)行頻率則可以達(dá)到N*102KHz，以超過(guò)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(guò)程。 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。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是：它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。 ①四相步進(jìn)電機(jī)的工作原理 該設(shè)計(jì)采用了20BY0型步進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)為四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB→BC→CD→DA→AB,四相八拍運(yùn)行方式即A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。 定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電的狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）。但過(guò)分采用減小氣隙，增加勵(lì)磁匝數(shù)來(lái)提高靜轉(zhuǎn)矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。各種工作方式在電源通電時(shí)的時(shí)序 與波形分別如圖1 a、b、c所示。系統(tǒng)的輸出線與步進(jìn)電機(jī)的繞組數(shù)有關(guān)。數(shù)碼管采用共陽(yáng)的。顯示電路主要是為了顯示電機(jī)的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。當(dāng)KK2的狀態(tài)變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機(jī)的啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制。 復(fù)位電路：使用了獨(dú)立式鍵盤(pán)，單片機(jī)的P1口鍵盤(pán)的接口。 晶振電路：8051單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。其電容值一般在5~30pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。圖5 復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路 圖6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（4）顯示電路 在該步進(jìn)電機(jī)的控制器中，電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，可以加速、減速，其中電機(jī)轉(zhuǎn)速的等級(jí)分為七級(jí)，為了方便知道電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的等級(jí)，這里設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)的工作狀態(tài)的顯示電路。第二個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、~，用于顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速級(jí)別，共七級(jí)，即從1~7轉(zhuǎn)速依次遞增，“0”表示轉(zhuǎn)速為零。 （1）主程序設(shè)計(jì) 主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)判斷等。在這個(gè)系統(tǒng)中，這個(gè)時(shí)間間隔是用定時(shí)器重復(fù)中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時(shí)間間隔就是調(diào)節(jié)定時(shí)器的中斷次數(shù)，因而在定時(shí)器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機(jī)的運(yùn)行方向、發(fā)下一個(gè)脈沖，以及保存當(dāng)前的各種狀態(tài)。程序流程圖如圖11所示。COUNT中斷次數(shù)標(biāo)志 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H 。工作于定時(shí)、軟件置位啟動(dòng)！模式1（16位計(jì)時(shí)器） MOV TH0,0CFH MOV TL0,2CH MOV COUNT,01H SETB ET0 。開(kāi)總中斷 MOV R1,11H 。準(zhǔn)備判斷轉(zhuǎn)向 CJNE A,11H,ELS MOV P0, 0F9H 。=1時(shí)啟動(dòng) CLR TR0 。重新賦初值 MOV FX,00H AJMP QD DD: MOV A,SPEED JNZ GO 。延時(shí)子程序 DEL1: MOV R7,250 HERE1: DJNZ R7, HERE1 DJNZ R6,DEL1 RET 。R1記錄上一次電機(jī)脈沖狀態(tài) MOV P1,A RR A 。 , 即換向位，=1，則跳到FFXMOV FX,11H AJMP EXIT FFX: MOV FX,0FEH 。接增速開(kāi)關(guān)S2，低電平有效，=1，則退出 MOV A,SPEED CJNE A,7,SZ 。本條指令為防止開(kāi)關(guān)S2按下去后彈不起，導(dǎo)致一直產(chǎn)生中斷 RETI 。經(jīng)仿真，小于21時(shí)，由于脈沖太快，會(huì)出現(xiàn)失步 。 （2）鍵盤(pán)電路和顯示電路采用了動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，節(jié)約了單片機(jī)資源。我覺(jué)得課程設(shè)計(jì)真的是考驗(yàn)我們能力大小的很好的學(xué)習(xí)實(shí)踐方式。 【1】張家生. 電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ)【M】. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006. 【2】馬淑華，王鳳文，張美金. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)【M】.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007. 【3】顧德英，張健，【M】. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006. 【4】華成英，童詩(shī)白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)【M】. 北京：高等教育出版社，2008 【5】張靖武，周靈彬. 單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真【M】. 北京：電子工業(yè)出版社，2007 27
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