【正文】 stepdec()。 //亮停止指示燈 led4=0。 //停止后允許輸入步數(shù) } }/****************************主函數(shù)********************************/void main(void){ init()。 if(dispbuf[3]!=0) dispbuf[3]=dispbuf[3]1。 else { if(speedflag=99) speedflag=99。 //正轉(zhuǎn)指示燈滅 led2=1。 if(temp!=0xf0) { temp=P1。 //判斷按鍵是否松開 } P1=0xf7。 //置啟動狀態(tài)標(biāo)志位為1 break。 temp=tempamp。 temp=P1。 break。 if(temp!=0xf0) { temp=P1。 //判斷按鍵是否松開 } P1=0xfd。 case 0xb0: //2 key=2。0xf0。 }}/*****************************鍵盤掃描函數(shù)*************************///功能：根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能，按鍵功能包或0～9的數(shù)字按鍵、啟動按鍵、//停止按鍵、正轉(zhuǎn)按鍵、反轉(zhuǎn)按鍵、復(fù)位按鍵（用于當(dāng)輸入有誤時對輸入狀態(tài)//進行復(fù)位）void keyscan(void) { unsigned char temp。 } else keycount=4。 //正轉(zhuǎn)控制 led1=1。 dispbuf[3]=0。 while(!TI)。jms。unsigned char keycount。 //正反轉(zhuǎn)控制信號sbit led1=P2^0。論文中的不足之處敬請老師批評指正。根據(jù)課題要求查閱資料，然后在老師的指導(dǎo)下，有針對性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識，對資料進行消化和吸收。由于步進電機的轉(zhuǎn)速正比于脈沖頻率，所以調(diào)速時只需把每個速度對應(yīng)數(shù)組中的定時初值取出來，作為定時器T0的計數(shù)初值，這樣就可以讓單片機輸出不同的頻率，從而改變轉(zhuǎn)速。 調(diào)速程序設(shè)計 20BY步進電機參數(shù) 20 BY步進電機參數(shù)工作電壓步距角工作力矩最大靜電流空載啟動頻率空載運行頻率18176。本程序?qū)⒉綌?shù)存放在一個一維數(shù)組dispbuf[]中，將其作為顯示緩沖區(qū)，個位在前，千位在后。 顯示程序設(shè)計單片機與顯示電路的接法一般有如下兩種方法：（1）串行接法：設(shè)計中要顯示4位數(shù)字，用74LS164作為顯示驅(qū)動，其中74LS164帶鎖存，使用串行接法可以節(jié)約I/O口資源，發(fā)送數(shù)據(jù)時容易控制。在圖中簡單的反映出了整個控制系統(tǒng)的主程序工作流程。單片機讀取開關(guān)狀態(tài)標(biāo)志，判斷是否啟動系統(tǒng)。 所示。軟件抗干擾是計算機應(yīng)用系統(tǒng)提高可行性的有力措施。（2）各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。 控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計將各接口電路有機結(jié)合起來形成一個完整的電路，電路圖如附錄C所示。該電路具有手動復(fù)位和上電復(fù)位的功能。對于不同類型的步進電機及不同的勵磁方式，只需改變存儲的狀態(tài)表，硬件不需要做任何的變化。 74LS191功能表輸入工作模式置數(shù) 使能 加減 時鐘 H L L H L H L X X XH H X X加計數(shù)減計數(shù)預(yù)置保持 控制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計 環(huán)形脈沖分配器設(shè)計環(huán)形脈沖分配器是用來接收單片機的CP脈沖，并根據(jù)步進電機的勵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)順序輸出各相繞組的導(dǎo)通或截止信號。 EPROM的選擇只讀存儲器(ROM)的特點是：其內(nèi)容是預(yù)先寫入的且一旦寫入，使用時就只能讀出不能改變，掉電時也不會丟失，ROM器件還具有結(jié)構(gòu)簡單、信息度高，價格低，非易失性和可靠性高等特點。在MCS51系列單片機系列內(nèi)核8051/80C51的基礎(chǔ)上，Intel公司、Philips公司、Siemens公司等很多大公司紛紛推出了名目繁多的派生芯片。所以選擇軟件方案時，要考慮到這些因素。序號站點距離1供料站—加工站470mm2加工站—裝配站286mm3裝配站—分揀站235mm4分揀站—返回工作原點925mm選用的步進電機的步距角越小，定位精度就越高。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，需要步進電機的速度盡可能的快，但為了防止步進電機在啟動過程中發(fā)生失步，需要按一定的規(guī)律對步進電機的速度進行控制，也就是對步進電機的脈沖頻率進行控制。為了提高單片機的實時處理能力，系統(tǒng)采用中斷的方法進行調(diào)速。均勻地改變脈沖時間間隔的變速控制步進電機的加減速控制，可以均勻地改變脈沖時間間隔來實現(xiàn)。用單片機對步進電機進行加減速控制，即控制CP脈沖的時間間隔。系統(tǒng)在工作過程中，都要求加減速的時間盡量短，而恒速時間盡量長。一般來說，~1s之間?？傊灰匆欢ǖ捻樞蚋淖傾、B、C、D通電的順序，就可控制步進電機按一定的方向步進【5】。(5) 電動機繞組中有電感電動勢、互感電動勢、旋轉(zhuǎn)電動勢。步進電機驅(qū)動電路與一般電氣設(shè)備驅(qū)動的不同點主要有：(1) 各相繞組都是工作在開關(guān)狀態(tài)，多數(shù)電動機的繞組都是連續(xù)的交流或者直流，而步進電機的各相繞組都是脈沖式供電，所以繞組電流不是連續(xù)的而是離散的。(2) 續(xù)流串聯(lián)電阻的大小因需要保護功放管的安全而受到限制。 一相勵磁電路 二極管續(xù)流抑制電勢的最簡單的形式是用二極管跨接步進電機繞組的兩端。74LS191數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D各管腳接地，11腳是置數(shù)端，當(dāng)它為高電平時74LS191為計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)它為低電平時，計數(shù)器停止計數(shù)，把數(shù)據(jù)端的內(nèi)容（ABCD）裝入計數(shù)器。實際上，使用RPROM設(shè)計的環(huán)形脈沖器是一種軟硬件結(jié)合的技術(shù)，通過軟件的編程可以實現(xiàn)不同勵磁方式的輸出。由可逆循環(huán)計數(shù)器和存儲器兩部分組成，計數(shù)器可以用現(xiàn)有的器件實現(xiàn)，計數(shù)長度可以用簡單的外圍電路實現(xiàn)。EPROM存儲器是一種紫外線擦除的可編程只讀存儲器，存儲器的內(nèi)容可以由使用者自己編程，且可以用紫外線照射后重新使用。同時步進電機有正反轉(zhuǎn)的要求，所以環(huán)形脈沖分配器的輸出既有周期性又有可逆性。(a) A相通電 (b) AB相通電(c) B相通電 (d) BC相通電 三相六拍通電方式通過分析可知一臺步進電機可以有不同的通電方式，即可以有不同的拍數(shù)。與單三拍運行方式相同，但其中有一點不同，即在雙三拍運行時，每拍使步進電機從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)時，總有一相繞組保持通電。（a）A相通電 （b）B相通電 （c）C相通電 三相反應(yīng)式步進電機原理如果將上圖的反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子制成四極（或稱為四個齒）結(jié)構(gòu)，則按三相單三拍運行時，轉(zhuǎn)子的步距角也將發(fā)生變化。 三相單三拍通電方式這是步進電機的一種最簡單的工作方式，所謂“三相”，即三相步進電機，具有三相定子繞組；“單”指每次只有一相繞組通電；“三拍”指三次換接為一個循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次情況。環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計研究環(huán)形脈沖分配器的作用和構(gòu)成，并設(shè)計出可靠、靈活的環(huán)形脈沖分配器電路。由此可見，一個靜止的步進電機不可能一下子穩(wěn)定到較高的工作頻率，必須在啟動時有一個加速的過程。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）基于AT89C51單片機的步進電機控制系統(tǒng)畢業(yè)論文目錄摘要 I第一章 引言 1 課題提出的背景和研究意義 1 課題的主要研究內(nèi)容 2 本章小結(jié) 2第二章 步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計 3 步進電機的原理 3 三相單三拍通電方式 3 三相雙三拍通電方式 5 三相六拍通電方式 6 環(huán)形脈沖分配器 8 續(xù)流電路 12 二極管續(xù)流 13 二極管—電阻續(xù)流 14 步進電機驅(qū)動電路 15 步進電機的變速控制 17 變速控制的方法 19 步進電機在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用 20 本章小結(jié) 22第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 23 硬件系統(tǒng)設(shè)計原則 23 控制系統(tǒng)組成 23 主要元件的選擇 24 單片機的選擇 24 EPROM的選擇 25 可逆計數(shù)器的選擇 27 控制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計 27 環(huán)形脈沖分配器設(shè)計 27 顯示電路設(shè)計 29 外部復(fù)位電路設(shè)計 30 控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計 31 本章小結(jié) 31第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 32 軟件系統(tǒng)設(shè)計原則 32 步進電機控制系統(tǒng)功能設(shè)計 32 主程序設(shè)計 33 主程序工作過程 33 主程序工作流程圖 34 定時器T0中斷程序流程圖 34 Proteus仿真 37 顯示程序設(shè)計 39 鍵盤程序設(shè)計 39 調(diào)速程序設(shè)計 41 20BY步進電機參數(shù) 41 步進電機轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系 41 本章小結(jié) 42第五章 結(jié)束語 43參考文獻 44附錄 46附錄A 系統(tǒng)程序（C） 46附錄B 20BY步進電機轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系表 59附錄C 控制系統(tǒng)電路圖 62致謝 6363第一章 引言 課題提出的背景和研究意義由于步進電機不需要位置傳感器或速度傳感器就可以實現(xiàn)定位，即使在開環(huán)狀態(tài)下它的控制效果也是令人非常滿意的，這有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，因此步進電機在計算機外圍設(shè)備、數(shù)控機床和自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。從高速運行到停止也應(yīng)該有一個減速的過程，防止步進電機因為系統(tǒng)慣性的原因，而發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象。步進電機的續(xù)流電路根據(jù)步進電機的控制特點，分析續(xù)流電路對步進電機控制性能的影響，并設(shè)計步進電機的續(xù)流電路。 (a) 所示，而B相和C相不通電時，A相的兩個磁極被勵磁，一個呈N極另一個呈S極，由于磁場對轉(zhuǎn)子鐵心的電磁吸力，使轉(zhuǎn)子軸線對準(zhǔn)A相磁極的軸線。 (a)所示，轉(zhuǎn)子齒3對準(zhǔn)A相磁極軸線重合， (b)所示，轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)過30176。例如由AB相通電變?yōu)锽C相通電時，B相保持繼續(xù)通電狀態(tài)，C相磁極力圖使轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，而B相磁極卻起阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用，即起到一定的電磁阻尼作用，所以步進電機工作比較平穩(wěn)，三相單三拍運行時，由于沒有這種阻尼用，所以轉(zhuǎn)子到達(dá)新的平衡位置后會產(chǎn)生振蕩，穩(wěn)定性能遠(yuǎn)不如雙三拍運行方式。拍數(shù)不同時，其對應(yīng)的步距角大小也不同，拍數(shù)多則步距角小?？梢哉f環(huán)形脈沖分配器是一種特殊的可逆循環(huán)計數(shù)器， 但它輸出的不是一般的編碼，而是步進電機勵磁狀態(tài)所要求的特殊編碼【4】。用EPROM可以搭建成各種環(huán)形脈沖分配器。對EPROM存儲器的主要工作是編程，存儲狀態(tài)表，所以工作量小。由上可見，這種方法適用于控制任意類型的步進電機。2716的管腳OE和CE分別為輸出允許和片選端，使它接地讓它一直處于選通狀態(tài)。L為繞組電感，R為串聯(lián)回路的總電阻，E為反電動勢。在繞組導(dǎo)通期間，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)。(3) 衰減時間常數(shù)大，在步進電機高速運行時產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩，影響系統(tǒng)的特性。(2) 電動機的各相繞組是繞在鐵心上的線圈，所以都有比較大的電感。這些電動勢與外加電源共同作用于功率器件，當(dāng)其疊加結(jié)果使電動機繞組兩端電壓大大超過電源電壓時，會使驅(qū)動級的工作條件更為惡化。 步進電機的變速控制對于大多數(shù)的任務(wù)而言，總希望控制系統(tǒng)能盡快地到達(dá)控制終點。系統(tǒng)運行起來之后，如果到達(dá)終點時立即停止，可能會因系統(tǒng)慣性的原因，發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象，使點位控制發(fā)生偏差，所以從高速運行到停止也應(yīng)該有減速的措施【6】。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點到終點的時間要求最短，這就必須要求加減速的過程最短而恒速時速度最高。升速時使脈沖逐漸加密，減速時使脈沖逐漸變疏。例如在加速控制中，可以均勻地減少延時時間間隔；在減速時，可以均勻地增加延時時間間隔。 步進電機在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用由于步進電機的運動特性受電壓波動和負(fù)載變化的影響比較小，方向和轉(zhuǎn)角控制簡單，并且步進電機能直接接受數(shù)字量的控制，非常適合采用微機進行控制。當(dāng)停車時，由較高的頻率突然降為零頻率，使步進電機立即停止，可能會由于系統(tǒng)慣性的原因，轉(zhuǎn)子會沖過終點，結(jié)果使停車不準(zhǔn)確，因此停車也必須有一個降頻的過程。步進電機需要走的步數(shù)可以根據(jù)不同距離預(yù)先計算好，然后在單片機程序里設(shè)定好，也可以通過上位機進行控制。（3）整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配，例如選用晶振頻率較高時，存貯器的存取時間有限，應(yīng)選擇允許存取速度較高的芯片；選擇CMOS芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中的所有芯片都應(yīng)該選擇低功耗的產(chǎn)品。而 ATMEL公司的AT89C51系列單片機是當(dāng)今具有較高性能的單片微型計算機系列產(chǎn)品之一，特別適用于要求實時處理、實時控制的各類自動控制系統(tǒng)，如工業(yè)過程控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速電機控制系統(tǒng)等。EPROM是以浮柵型MOS管作存儲單元，它里面存儲的內(nèi)容可以通過紫外線光的照射而被擦除，而且又可再用電流脈沖對其重新編程寫入程序或數(shù)據(jù)，而且還可多次進行擦除和重寫，故稱為可擦除可編程ROM，因而EPROM得到了廣泛的應(yīng)用。每來一個CP脈沖，環(huán)形脈沖分配器的輸出就轉(zhuǎn)換一次。跟軟件的方法相比，需要