【正文】 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 31 圖 46 轉(zhuǎn)速快慢程序流程圖 定時(shí)中斷流程圖 圖 47 中斷子程序流程圖 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 32 5 系統(tǒng)的仿真 在控制系統(tǒng)開發(fā)中，常常需要消耗各種硬件資源，系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)間長(zhǎng)，而在調(diào)試時(shí)很難對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行修改，從而延長(zhǎng)開發(fā)周期。 圖 42 LCD1602 顯示 子程序流程圖 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 28 鍵盤子程序的設(shè)計(jì) 在“鍵盤模塊的設(shè)計(jì)” 部分 中提到 了 由于本設(shè)計(jì)的鍵盤鍵數(shù)較少，所以采取了獨(dú)立鍵盤作為設(shè)計(jì)的控制信號(hào)采集裝置。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)。 表 42 LCD1602 字符模塊指令表 指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ? 置位輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示 開 /關(guān) 控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L ? ? 置位顯示行、字體 0 0 0 0 1 DL N F ? ? 置位字符發(fā)生存儲(chǔ)器 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 (ACG) 置位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 (ADD) 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 (AC) 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫入的數(shù)據(jù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 表中 1 代表 高電平、 0 代表 低電平 ，指令功能具體說明如下： 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。系統(tǒng)主程序主要完成的內(nèi)容：系統(tǒng)參數(shù)初始化、打開中斷、啟動(dòng)電機(jī)等。同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟，從而可消除抖動(dòng)的影響。本次設(shè)計(jì)一共 4 個(gè)鍵 ， 因此采用獨(dú)立式鍵盤 ， 分 別 接到 AT89C52 的 口而實(shí)現(xiàn)， 獨(dú)立式鍵盤的示意 圖如 38 所示 。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí) 可以寫入數(shù)據(jù)。具體的連接圖如 36 所示： 圖 36 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 顯示電路及控制按鍵的設(shè)計(jì) 顯示模塊的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的顯示部分采用 RT1602 字符顯示模塊，與采用數(shù)碼管相比，硬件連接和軟件調(diào)試上都由優(yōu)勢(shì)。本設(shè) 計(jì)選用了單極性功率驅(qū)動(dòng)電路，將單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)通過達(dá)林頓管 ULN2803 放大，然后輸出給步進(jìn)電機(jī)。圖 32 中外接晶體以及電容 C2 和 C1 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為 20pF 左右，晶振頻率選 12MHz。 要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 單片機(jī)的引腳功能 圖 212 一至二相激勵(lì)波形示意圖 一至兩相激勵(lì)方式使步進(jìn)電機(jī)工作在半步狀態(tài)，與整步工作狀態(tài)相較，半步狀態(tài)振動(dòng)較小，且控制更準(zhǔn)確。脈沖分配器的主要功能是把來源于控制環(huán)節(jié)的時(shí)鐘脈沖串按一定的規(guī)律分配給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的各相輸入端，控制勵(lì)磁繞組的導(dǎo)通或者截止。 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 14 圖 211 L298 內(nèi)部電路 從結(jié)構(gòu)上看，對(duì)比圖 29 和圖 210 的驅(qū)動(dòng)電路圖可以看出，單極性驅(qū)動(dòng)電路比雙極性驅(qū)動(dòng)電路 簡(jiǎn)單，也比較容易理解。 a. 單極性驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 單極性是指步進(jìn)電機(jī)線圈中電流的流動(dòng)方向是固定的，即線圈中的電流只按一個(gè)方向流 動(dòng)。 當(dāng) Q2 管和 Q3 管導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通常情況下，永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，需要繞組的電流能夠正、反流動(dòng)，常采用全橋式雙極性驅(qū)動(dòng)電路。其基本思想是，利用短時(shí)間的高電壓供電以提高導(dǎo)通相繞組電流前沿的陡度與高度，經(jīng)過一個(gè)短時(shí)間，關(guān)斷高電壓，用低電壓來維持一定的電流，這樣可以改善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高頻性能，使步進(jìn)電機(jī)在高頻段也有較大的輸出 轉(zhuǎn)矩，且靜止鎖定時(shí)的功耗也較小。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電 機(jī)不能直接采用直流或者普通交流來供電，必須采用專門的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器一般包括脈沖發(fā)生與分配單元、功率驅(qū)動(dòng)單元，閉環(huán)控制電路中還將加入反饋和保護(hù)單元。當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)電壓降至監(jiān)測(cè)探測(cè)水平時(shí)，閉環(huán)控制轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)開環(huán)，完成最終的位移移動(dòng)； 3)全伺服控制，指全時(shí)間的使用反饋設(shè)備，用于步進(jìn)電機(jī)、編碼器、解碼器、基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 10 或其它反饋傳感器上，從而更為精確地控制步進(jìn)電機(jī)位移和轉(zhuǎn)矩。用定時(shí)中斷方式來控制電動(dòng)機(jī)變速時(shí)，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。因此只適合較簡(jiǎn)單的控制過程。 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制中，不包含反饋通道，這樣就使得控制系統(tǒng)的成本較低，但是為了保證控制系統(tǒng)少出錯(cuò)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮一定得富裕度，即驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率不宜過高，電機(jī)的負(fù)載不能太重。 反應(yīng)式（ VR） 永磁式（ PM） 混合式（ HB） 圖 22 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR）在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 80 年代已被淘汰。 4)顯示步進(jìn)電機(jī)速度及轉(zhuǎn)向。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng) 控制技術(shù)的一次革命。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。 單片機(jī)的應(yīng)用 由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活 的得力助手。不久，單片機(jī)將進(jìn)入 SOC 時(shí)代。 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 4 2)外圍電路內(nèi)裝化 這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。特別是軟 /硬 IP 芯核產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展 ，嵌入式通用與標(biāo)準(zhǔn) FPGA 器件呼之欲出，片上系統(tǒng) (SOC)既將問世。 單片機(jī)的現(xiàn)狀 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 3 在數(shù)字化道路上，我國(guó)電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了并將繼續(xù)經(jīng)歷許多重大的變革與飛躍。 第三階段（ 1978 年 1983 年）：高性能單片機(jī)階段。 基于 Proteus 與 AT89C52 的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì) 2 1 單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)概述 單片機(jī)概況 單片機(jī)的發(fā)展史 1971 年微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)（即單片機(jī)），但最早的單片機(jī)是 1 位的，處理能力很有限。 近年來國(guó)外步進(jìn)電機(jī)控制領(lǐng)域的研究很活躍 ，發(fā)展迅速，相繼研究出一些高性能的微步驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。在本設(shè)計(jì)方案中采用 AT89C52 型單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器改變 CP 脈沖的頻率從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn) 了 電機(jī)調(diào)速與正反轉(zhuǎn)的功能 ， 并使用 EDA 軟件 Proteus 對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果 進(jìn)行 了 仿真。 目 錄 摘要 ................................................................................................................................. I Abstract .........................................................................................................................II 引言 ................................................................................................................................ 1 1 單片機(jī)和 超聲波壁障 概述 ....................................................................................... 2 單片機(jī)概況 ........................................................................................................ 2 單片機(jī)的發(fā)展史 ......................................................................................... 2 單片機(jī)的現(xiàn)狀 ............................................................................................. 2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................... 3 單片機(jī)的應(yīng)用 .................................................................................................... 4 超聲波壁障 的特點(diǎn) ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)電機(jī) ； 單片機(jī) ； 調(diào)速系統(tǒng) ； Proteus II Abstract Stepbystep electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate, discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only, make free from being loaded with the effect changing, but be that being added a pulse signal, the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of the sexual relationships existence, adds stepbystep electric motor characteristics such as only having the cyclicity error but there being no accumulative error. Feasible simplicity controlling a field using stepbystep electric motor to e to control changeable extraordinary in speed, location electric motor speed regulation general be change import stepbystep electric motor pulse frequency e true stepbystep electric motor speed regulation, because of stepbystep electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of stepbystep electric motor a pulse arrive at next pulse period e to change pulse frequency, Come to control the speed regulation, realizing stepbystep electric motor thereby to e to change the electric motor rotation rate stepbystep angle concretely the deferred length. Frequency adopt the in