【正文】 4四、源程序清單 4558前 言在電氣時代的今天，電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人們?nèi)粘Ｉ钪卸计鹬种匾淖饔谩?Once again, on the basis of these devices’ functions and characteristics, draw up the design idea and build the system39。通過單片機(jī)內(nèi)部的定時器改變CP脈沖的頻率時間對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)電機(jī)調(diào)速與正反轉(zhuǎn)功能，并將電機(jī)所處的狀態(tài)用數(shù)碼管顯示出來。采用單片機(jī)控制，用軟件代替上述步進(jìn)控制器，使得線路簡單，成本低，可靠性大大增加。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器，功率放大器及步進(jìn)電機(jī)等組成。本設(shè)計主要思想是以AT89C52單片機(jī)為控制核心，L297和L298N作為驅(qū)動芯片。 Second, design the scheme of startstop, steering and speed, position control of stepper motor。negative function, and use digital tube to display the motor39。步進(jìn)電機(jī)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。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因為步進(jìn)電機(jī)每給一個脈沖就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進(jìn)角來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。一、伺服電機(jī)的介紹從定義上來講伺服電機(jī)（servo motor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置，它是可能的一個簡單的交流感應(yīng)電機(jī)是連接到一個速度控制器。早期一般伺服直流電動機(jī)，隨著晶體管成為能夠控制大電流和開關(guān)的大電流在更高的頻率，交流伺服電機(jī)成為更經(jīng)常地使用。但步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。此外作為執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中，隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它的需要量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電動機(jī)是一種能完成增量運動的電磁機(jī)械，它將輸入的數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)轉(zhuǎn)軸的輸出角度。由于步進(jìn)電機(jī)具備快速啟動和停止的能力，它的步距角和轉(zhuǎn)速僅與脈沖頻率有關(guān)而不受電壓波動和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件的影響，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會長期積累。軟件編程可靈活產(chǎn)生不同類型步進(jìn)電機(jī)勵磁序列來控制各種步進(jìn)電機(jī)的運行方式。一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。①轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。步進(jìn)電動機(jī)是本次畢業(yè)設(shè)計需要設(shè)計的一個很重要的元件，而單片機(jī)在本次畢業(yè)設(shè)計中也是一個十分重要的元件。且適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠在不改變硬件電路的情況下，只需對軟件進(jìn)行必要的修改就可以適應(yīng)不同的步進(jìn)電機(jī)和控制要求。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。第二章 系統(tǒng)硬件分析硬件是整個系統(tǒng)的平臺，各種功能的實現(xiàn)和軟件的運行都是以硬件為基礎(chǔ)的，硬件設(shè)計的合理與否從根本上決定了整個系統(tǒng)的質(zhì)量，所以要對整個系統(tǒng)用到的硬件進(jìn)行認(rèn)真的分析。運動控制是一門有關(guān)如何對物體位置和速度進(jìn)行控制的技術(shù)?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。不同的控制方案，步進(jìn)控制器、驅(qū)動器也有不同的類型。采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。電路接在驅(qū)動電路和單片機(jī)出口之間。系統(tǒng)的軟件設(shè)計通常采用模塊化結(jié)構(gòu)，軟件系統(tǒng)總體框架一般包括三部分：主程序、中斷服務(wù)子程序以及其他相應(yīng)的輔助子程序(包括正轉(zhuǎn)子程序、反轉(zhuǎn)子程序、加/減速子程序鍵盤子程序、LED顯示子程序以及延時子程序)。步進(jìn)電機(jī)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。按工作方式分類：可分為功率式和伺服式兩種。目前應(yīng)用最廣泛的是反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電動機(jī)。②永磁式步進(jìn)電機(jī)(PeaneIlt Maet，簡稱PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。繞組按一定的通電順序工作，這個通電順序稱為“相序”。 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖（一）步進(jìn)電機(jī)的工作方式開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。（三）步進(jìn)電機(jī)的啟停控制步進(jìn)電機(jī)由于其電氣特性，運轉(zhuǎn)時會有步進(jìn)感即振動感，為了使電機(jī)轉(zhuǎn)動平滑，減小振動，可在步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的上升沿和下降沿采用細(xì)分的梯形波；可以減小步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角，提高電機(jī)運行的平穩(wěn)性。因而通過延時程序控制輸出脈沖的頻率，就可以實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)速度的控制。加速度有兩中方案：線性加/減速度控制和等步距加/減速度控制。 線性加速控制曲線f=(f2f1)/n，其中n為加速過程的臺階數(shù)，減速控制也類似，只是△f為負(fù)值。但實際應(yīng)用對起動段的處理可采用直線擬合的方法，即“階梯升速法”。 階梯升速起動三、步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備——步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機(jī)內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機(jī)運轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動或停止都完全取決于脈沖的有無或頻率的高低?？刂齐娐份敵龅男盘柟β屎艿?，不能提供步進(jìn)電機(jī)所需的輸出功率，必須進(jìn)行功率放大，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的功率驅(qū)動部分。步進(jìn)電機(jī)各相繞組都是在鐵心上的銅線圈，電阻和電感是電機(jī)相繞組的兩個固有屬性，電機(jī)的性能和這兩個因素密切相關(guān)。在t=0時刻，電壓V施加到該電路上時，電路中的電流變化規(guī)律為:I(t)=V(1eRt/L)/R通電瞬間繞組電流上升速率為：di(0)/dt=V/t經(jīng)過一段時間，電流達(dá)到最大值：Imax=V/RL/R定義為該電路的時間常數(shù)，是電路中的電流達(dá)到最大電流Imax的63%所需要的時間。 不同頻率脈沖作用下電感電阻電路的電流波形，要改善電機(jī)高速運行時的性能，有兩種辦法:提高電流上升速度VA和減小時間常數(shù)L/R；可以通過加大繞組的電壓從而增加電流上升的速率得時間常數(shù)。單片機(jī)是通過內(nèi)部總線把計算機(jī)的各主要部件接為一體，其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)量的輸入/輸出控制、時序控制等。單片機(jī)芯片與其它CPU比較，功能雖然要強(qiáng)得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi)ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構(gòu)成實際的應(yīng)用系統(tǒng)時需要加以擴(kuò)展，適應(yīng)不同的工作情況。PROM電可編閃速存儲器。程序存儲器E178。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，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廉的方。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。③I/O口引腳：a：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用；b：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O口；c：P2口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用；d：P3口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。此外，AT89C52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。第四節(jié) 電機(jī)驅(qū)動芯片介紹一、L297簡介L297是意大利SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專用控制器，它能產(chǎn)生4相控制信號，可用于計算機(jī)控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機(jī)，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。 L297引腳圖L297能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當(dāng)相序。但在本驅(qū)動電路中用L297來提供時序信號，節(jié)省了單片機(jī)I/O端口的使用。；如與L293E配套使用，步進(jìn)電機(jī)繞組電流。L298芯片是一種高壓、大電流雙H橋式驅(qū)動器，來調(diào)節(jié)輸出電壓。伺服系統(tǒng)中，由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，再由發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號。 光電編碼器的原理圖二、LED數(shù)碼顯示發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。它使用了8個LED發(fā)光二極管，其中7個用于顯示字符，1個用于顯示小數(shù)點。②共陰極接法。在本設(shè)計中所采用的是共陰極四位一體數(shù)碼管SM420361，用74LS244芯片來驅(qū)動顯示。本系統(tǒng)采用外部中斷方式，p1口作為信號的輸入部分，p0口、p2口是數(shù)碼管顯示部分，p3口作為電機(jī)的驅(qū)動部分。它有風(fēng)部過流保護(hù)，保證輸出電流部會超出最大允許值；它有內(nèi)部熱保護(hù)電路，如果輸出管的結(jié)溫達(dá)到允許的最大值，它會知道減小輸出電流；它內(nèi)部還有工作區(qū)限制電路。電源變壓器將220V的交流電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷褐?。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。本設(shè)計采用三端集成穩(wěn)壓器，常用的是7800系列和7900系列。當(dāng)整流輸出電壓開始下降時，電容向負(fù)載放電以維持輸出電壓，總的輸出電壓波形就平滑得多。 電源電路二、時鐘電路和復(fù)位電路設(shè)計時鐘電路是計算機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘頻率來提高CPU的速度，本次設(shè)計采用的晶振為12MHz。鍵盤所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，利用了機(jī)械觸點的合、斷作用。鍵盤按鍵電路如下圖所示本次設(shè)計選用的是單片機(jī)的P1口來控制信號的輸入，所以把按鍵開關(guān)和P1口連接起來，當(dāng)按下開關(guān)K1時，數(shù)碼管LED1亮；當(dāng)按下開關(guān)K2時，數(shù)碼管LED2亮；當(dāng)按下開關(guān)K3時，數(shù)碼管LED3亮；當(dāng)按下開關(guān)K4時，數(shù)碼管LED4亮；當(dāng)按下開關(guān)K5時，；數(shù)碼管LED5亮；當(dāng)按下開關(guān)K6時，；數(shù)碼管LED6亮。假設(shè)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速為n分/轉(zhuǎn)，則光電碼盤上面返回的是10n/60每秒。 顯示電路七、抗干擾設(shè)計由于系統(tǒng)中不可避免會從外界引入干擾，影響系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，故采用了硬件和軟件抗干擾措施。③微機(jī)控制的內(nèi)核，使三總線上的數(shù)據(jù)信號混亂，CPU得到錯誤的數(shù)據(jù)信息，使運算操作數(shù)失真。：①在電路排列方面，模擬電路和數(shù)字電路之間集中在一起，器件之間盡量縮短距離減小寄生電容。（電源部分）WATCHDOG本身能獨立工作，基本上不依賴于CPU，當(dāng)電源受干擾而掉電時，WATCHDOG自動產(chǎn)生中斷。想要把軟件設(shè)計得更加合理，先要了解軟件設(shè)計應(yīng)該具備的基本要求（實時性、可靠性、可維護(hù)性）；然后才能根據(jù)系統(tǒng)的具體要進(jìn)行軟件的設(shè)計。YN開始系統(tǒng)參數(shù)初始化相應(yīng)按鍵子程序相應(yīng)顯示子程序結(jié)束按鍵判斷 主程序流程圖第二節(jié) 鍵盤控制程序設(shè)計，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。按下加速鍵，調(diào)用加速子程序，使電機(jī)每轉(zhuǎn)動一步的延時時間變短，從而實現(xiàn)電機(jī)的加速。設(shè)置顯示數(shù)據(jù)區(qū)首址74LS244初始化74LS244初始化設(shè)置位選字輸出位選字讀顯示數(shù)據(jù)查段選碼輸出段選碼延時1ms顯示完8位數(shù)據(jù)否？返回改變位選字是否開始 顯示程序流程圖第六節(jié) 定時中斷程序設(shè)計定時中斷初始時首先要對IF清零，禁止接受其它中斷的請求。硬件設(shè)計主要是把單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、鍵盤控制電路、測速電路、數(shù)碼顯示電路各個硬件功能電路及其它元件合理搭配并連接起來使其能夠為軟件運行提供一個硬件平臺。總之，雖然本文對步進(jìn)電動機(jī)控制器進(jìn)行了研究，但尚有許多問題需要探索研究，仍需進(jìn)一步努力。至此論文完成之際，首先向我的老師表示最誠摯的謝意。在此對幫助過的老師和同學(xué)表示深深的謝意。 also have fivephase reaction. Noise, no torque has been set at a large number of out.Hybrid (HB), mon twophase hybrid, fivephase hybrid, threephase hybrid, fourphase hybrid, twophase can be mon with the fourphase drive, fivephase threephase must be used with their drives。, the precision of motor can reach or close to 176