【正文】 P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C11nF C21nFC31nFX1CRYSTALD 71 4D 61 3D 51 2D 41 1D 31 0D 29D 18D 07E6R W5R S4V S S1V D D2V E E3LCD1LM016LR210k23456789 1RP1RESPACK8 0.001B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10COM9U2ULN2003A12121212234567891RP2RESPACK8U1(P3.5/T1) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 27 LED 顯示部分： A0A1A2A3A4A5A6A7B0B1B2B3B4B5B6B7C0C1C2C3C4C5C6C7D0E0F0G0G 7D1D2D3D4D5D6D7E1E2E3E4E5E6E7F1F2F3F4F5F6F7G1G2G3G4G5G6G7D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6E 0E 1E 2E 3E 4E 5E 6F 0F 1F 2F 3F 4F 5F 6G 0G 1G 2G 3G 4G 5G 601234567DATD 7E 7F 7CLKDATCLKM1M2M4M1M2M4M3M301234567C 0C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7B 0B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7A 0A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U5AT89C51NET=AD7S R G 8RC 1 / amp。終于完成了基于單片機(jī)設(shè)計(jì)— 攪拌機(jī) (步進(jìn)電機(jī) )調(diào)速控制系統(tǒng)軟硬件的研究和設(shè)計(jì)。 （ 3） 按加、減速按鍵電機(jī)能否實(shí)現(xiàn)加減速。 （ 6） 在測速模塊，所采用的運(yùn)算是否準(zhǔn)確。 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 22 第 5 章 調(diào)試與總結(jié) 調(diào)試是工程驗(yàn)證不可缺少的一步，調(diào)試主要指軟件和硬件相結(jié)合進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的目地就是檢驗(yàn)軟件和硬件的設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)的要求，是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，如果沒有達(dá)到要求，需改變軟件和硬件。 （ 3）調(diào)速。然后調(diào)用鍵盤程序，并作判斷，如果有鍵按下，則調(diào)用鍵盤處理程序。對以上的單片機(jī)最小系統(tǒng)， LCD/LED 顯示模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)測速模塊，鍵盤模塊各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)論證后然后銜接起來完成了整 個(gè)硬件部分的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體原理圖見附錄。其接線原理如圖。在這里所采用的是獨(dú)立按鍵，其中包括五個(gè)功能：正傳、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止分別連接單片機(jī)的 、 、 、 管腳進(jìn)行信號輸入，由于是獨(dú)立按鍵所以按鍵的另一端公共接地，鍵盤出發(fā)脈沖是以低電平“ 0”時(shí)期觸發(fā)，除了考慮其是否有觸發(fā)電平外，還要考慮是否是由于抖動引起誤觸發(fā)，因此在軟件設(shè)計(jì)是均要有 10ms 左右的延時(shí)來去抖動。完全可以驅(qū)動四相 八拍電機(jī)。對外接電容 Cl、 C2 的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。 （ 5） 可在 0～ 24MHz 的晶振頻率范圍內(nèi)可靠工作，加快了系統(tǒng)的工作速度，可用在某些高速實(shí)時(shí)處理控制系統(tǒng)中。 單片機(jī)功能及特性 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(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 12 全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器，并與外接的電路構(gòu)成最小系統(tǒng)模塊。 顯示模：我們采用 LED/LCD顯示，主要是顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)向，和系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)用了一片 ATMEL公司的 AT89C51 單片機(jī)作為步進(jìn)電機(jī)控制器的核心運(yùn)算器件，利用單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力和可編程的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的步進(jìn)電機(jī)控制功能。由操作系統(tǒng)完成把操作者的操作轉(zhuǎn)化為運(yùn)動控制系統(tǒng)能接受的電信號，運(yùn)動控制系統(tǒng)隨之作出反應(yīng)，完成規(guī)定動作。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復(fù)雜，因而在本設(shè)計(jì)中不被采用。它提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻響應(yīng)、減少了電動機(jī)的共振，并能 產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩 。 基于單片機(jī)的控制 單片機(jī)控制系統(tǒng)是采用 軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。 因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人，等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動力核心?；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(diǎn)，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(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。 圖 四相八拍步進(jìn)電機(jī)原理圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 圖 四相八拍步進(jìn)電機(jī)脈沖圖 步進(jìn)電機(jī)的分類 步進(jìn)電動機(jī)的種類很多，從廣義上講，步進(jìn)電機(jī)的類型分為機(jī)械式、電磁式和組合式三大類型。每輸入一個(gè)電 脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個(gè)角度前進(jìn)一步。因此，用微型單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)己經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時(shí)代發(fā)展要求。因而，對于步進(jìn)電機(jī)控制的研究也就顯得尤為重要了。 即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。目前，單片機(jī)價(jià)格已很低廉，這使得單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛，因此就比較普遍地應(yīng)用單片機(jī)來控制各種電機(jī)完成各種新穎的、高性能的控制策略，特別是單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的控制，使步進(jìn)電機(jī)的各種潛力、能力得到充分的發(fā)揮，也使步進(jìn)電 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 機(jī)的各種性能更符合現(xiàn)代工藝的要求。但是，它也面臨著 必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 本文首先簡單的介紹了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展概況、特點(diǎn)及工作原理。硬件是以 AT89C51 單片機(jī)為核心的控制電路，主要包括： LED/LCD 顯示器、鍵盤顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片等?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高設(shè)備運(yùn)行壽命，逐漸的采用以單片機(jī)為核心的智能化攪拌機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的概述 步進(jìn)電動機(jī)又稱脈沖電動機(jī)或階躍電動機(jī)，其應(yīng)用發(fā)展已有約 80 年的歷史。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。因此用好步進(jìn) 電機(jī) 卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。當(dāng)電流流過某相定子繞組時(shí)，相應(yīng)的定子繞組 分別形成 NS極，產(chǎn)生一矢量 磁場 。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 (1)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) (Variable Reluctance，簡稱 VR)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成的，轉(zhuǎn)子中沒有繞組。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告 6 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) （ 1）步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動才可以運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時(shí)候， 步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號， 就會以一定的角度（稱為步距角）轉(zhuǎn)動。 本設(shè)計(jì)課題是基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)攪拌機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，因而對控制精度的要求并不高，要實(shí)現(xiàn)攪拌機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，啟動加速、減速，并通過光碼盤或光電編碼器測速反饋到單片機(jī)，通過 LED、 LCD 顯示器來顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，和設(shè)定值。由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，還 可設(shè)計(jì)大量的外圍電路，外接 LCD、 LED 顯示器，來顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速速度等狀態(tài)。 （ 2）高低壓驅(qū)動 該電路是指不論電動機(jī)的工作頻率是多少，在導(dǎo)通相的前沿用高電壓供電來提高電流的上升沿斜率，而在前沿過后采用低電壓來維持繞組的電流，即采用加大繞組電流的注入量以提高出力，而不是通過改善電路的時(shí)間常數(shù)來使矩頻性能得以提高。它的主回路實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源，利用頻率 電壓變換器，將驅(qū)動脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動接口。 總體方案方框圖 基于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由五部分組成：步進(jìn)控制器、驅(qū)