【正文】 初值，這樣就可以讓單片機(jī)輸出不同的頻率，從而改變轉(zhuǎn)速。根據(jù)課題要求查閱資料，然后在老師的指導(dǎo)下，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，對(duì)資料進(jìn)行消化和吸收。論文中的不足之處敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 //正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)sbit led1=P2^0。unsigned char keycount。jms。 while(!TI)。 dispbuf[3]=0。 //正轉(zhuǎn)控制 led1=1。 } else keycount=4。 }}/*****************************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(dòng)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(shí)對(duì)輸入狀態(tài)//進(jìn)行復(fù)位）void keyscan(void) { unsigned char temp。0xf0。 case 0xb0: //2 key=2。 //判斷按鍵是否松開 } P1=0xfd。 if(temp!=0xf0) { temp=P1。 break。 temp=P1。 temp=tempamp。 //置啟動(dòng)狀態(tài)標(biāo)志位為1 break。 //判斷按鍵是否松開 } P1=0xf7。 if(temp!=0xf0) { temp=P1。 //正轉(zhuǎn)指示燈滅 led2=1。 else { if(speedflag=99) speedflag=99。 if(dispbuf[1]==0) { if((dispbuf[2]!=0)|(dispbuf[3]!=0)) { dispbuf[1]=9。 } } keyloosen()。 //正轉(zhuǎn)控制信號(hào) break。 temp=tempamp。 } keypro()。 case 0xb0: //啟動(dòng)按鍵 key=10。0xf0。 //調(diào)用數(shù)字按鍵處理函數(shù) } keyloosen()。 break。 temp=tempamp。 } keypro()。 case 0xd0: //1 key=1。 temp=P1。 temp=tempamp。 keycount++。 P2=0x00。 dispbuf[1]=0。i4。 } }/***************************Xms 延時(shí)函數(shù)*************************///用與產(chǎn)生任意 ms 延時(shí)時(shí)間void delay(unsigned int ms) { unsigned int i,j。 //單步運(yùn)行指示燈unsigned char dispbuf[]={0,0,0,0}。 //復(fù)位標(biāo)志位sbit clk=P0^0。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，并同過數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)，完成對(duì)控制系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中做了如下的工作。/18176。通過查詢P1口的狀態(tài)就可以確定哪個(gè)按鍵按下，確定按鍵按下后再進(jìn)行相應(yīng)的功能處理即可。當(dāng)8位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動(dòng)置1，輸出數(shù)據(jù)（即SBUF寄存器的內(nèi)容）也就出現(xiàn)在74LS164芯片的并行輸出端。只要剩余的步數(shù)是大于100，單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的頻率就會(huì)不斷的變大，直到脈沖頻率為設(shè)定的最大值，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)以恒速運(yùn)行。判斷是否已經(jīng)走完所設(shè)定的步數(shù)，若步數(shù)為0，則單片機(jī)停止產(chǎn)生脈沖信號(hào)，讓步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即T0停止計(jì)數(shù)。按鍵功能包括數(shù)字按鍵，啟動(dòng)按鍵，停止按鍵，正轉(zhuǎn)按鍵，反轉(zhuǎn)按鍵、復(fù)位按鍵等功能按鍵。當(dāng)輸入的步數(shù)大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)從最低速度25 r/min開始加速運(yùn)行，當(dāng)加速到99 r/min時(shí)步數(shù)仍大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最大速度99 r/min恒速運(yùn)行，當(dāng)步數(shù)小于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)開始減速，減速到25 r/min時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速25 r/min走完所規(guī)定的步數(shù)。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。手動(dòng)復(fù)位：當(dāng)按下手動(dòng)復(fù)位按鈕時(shí)，電容C通過R2放電，當(dāng)電容C放電結(jié)束后，RST引腳電位由RR1分壓比決定，由于R2R1，因此RST引腳為高電平，CPU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 數(shù)碼管顯示電路是通過串行口方式0擴(kuò)展單片機(jī)的輸出口，在“串入并出”芯片74LS164的配合下，單片機(jī)RXD引腳接74LS164串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD引腳接74LS164移位脈沖輸入端CLK，【14】。可逆計(jì)數(shù)器的輸出作為EPROM的地址輸入端，計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)就對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)勵(lì)磁狀態(tài)，控制計(jì)數(shù)脈沖CP就可以控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，加減計(jì)數(shù)控制端可以控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。74LS191是單時(shí)鐘方式的可逆計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的輸出QA～QD接EPROM的低四位地址線，這樣可以選通EPROM的十六個(gè)地址（00H～0FH），將步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁狀態(tài)從EPROM中輸出，控制繞組的導(dǎo)通和截止。（6） 具有6個(gè)中斷源，完全可以滿足一般設(shè)計(jì)的中斷系統(tǒng)擴(kuò)展需要。 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)硬件電路主要由鍵盤顯示電路、工作狀態(tài)顯示電路、環(huán)形脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、51單片機(jī)、電源及復(fù)位六部分組成。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。176。該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有行程長、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統(tǒng)。此時(shí)只要均勻地改變定時(shí)器時(shí)間常數(shù)，即可達(dá)到均勻加減速的目的【9】。 變速控制的方法改變控制方式的變速控制最簡單的變速控制可以利用改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式實(shí)現(xiàn)。但實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)升速時(shí)由于反電動(dòng)勢和繞組電感的作用，繞組電流將逐漸減小，因此輸出的轉(zhuǎn)矩會(huì)有所下降，按指數(shù)規(guī)律升速時(shí)，加速度是逐漸下降的，接近步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律【7】。 點(diǎn)—位控制的加減速過程對(duì)于一個(gè)非常短的距離，如在數(shù)步范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的加減速過程沒有實(shí)際意義，只需要按起動(dòng)頻率運(yùn)行即可。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可知，啟動(dòng)頻率越高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，帶負(fù)載的能力越差；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。 驅(qū)動(dòng)電路電路工作原理：當(dāng)A輸出為1時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，因而光敏三極光截止，從而使達(dá)林頓管導(dǎo)通，A相繞組通電。(4) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各相繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢，這些電動(dòng)勢的大小和方向?qū)?duì)繞組電流產(chǎn)生很大的影響。對(duì)于小功率的步進(jìn)電機(jī)，可用中小功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，晶體管具有放大倍數(shù)大、線路簡單等優(yōu)點(diǎn)，用于驅(qū)動(dòng)小功率的步進(jìn)電機(jī)（繞組電流在數(shù)百毫安）。Rs的最大值取決于集—射極間的擊穿電壓Ucer。這個(gè)電感電動(dòng)勢必須控制在晶體管安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)。地址內(nèi)容D C B A勵(lì)磁狀態(tài)00H01H0001A01H03H0011AB02H02H0010B03H06H0110BC04H04H0100C05H0CH1100CD06H08H1000D07H09H1001DA08H01H0001A 續(xù)流電路步進(jìn)電機(jī)的控制性能，與各相繞組導(dǎo)通和截止時(shí)電流的增加和衰減速度有關(guān)，對(duì)于加速度大、或者運(yùn)行速度高的步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)換速度增加時(shí)，由于繞組電感的作用，電流經(jīng)常不能立即升到額定值，同樣在繞組斷電時(shí)，電流也不能立即衰減到零。74LS191第五腳為加減法輸入控制端，該輸入端作為方向輸入的控制信號(hào)，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)做加法計(jì)數(shù)，為正轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此即使有非法的地址輸入，輸出端輸出的都是截止的信號(hào)，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器不受損壞。如果計(jì)數(shù)器做加計(jì)數(shù)，則存儲(chǔ)器按地址遞增的方向依次讀取狀態(tài)表的內(nèi)容，相反，計(jì)數(shù)器做減計(jì)數(shù)，則存儲(chǔ)器按地址遞減方向依次取出狀態(tài)表的內(nèi)容，從而控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)按類型、相數(shù)來劃分種類繁多，不同種類、不同相數(shù)、不同分配方式都必須有不同的環(huán)形脈沖分配器，因此所需要的環(huán)形脈沖分配器的類型是很多的。 環(huán)形脈沖分配器要使步進(jìn)電機(jī)正常工作，必須按照該種步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表所規(guī)定的狀態(tài)和次序依次對(duì)各相繞組進(jìn)行通電和斷電控制。恰好為三相單拍或雙三拍通電方式的一半。這種通電方式每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一循環(huán)，轉(zhuǎn)子為四極的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。如果改變?nèi)嗬@組的通電順序?yàn)锳CBA顯然步進(jìn)電機(jī)將按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。第二章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的原理反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理是與反應(yīng)式同步電機(jī)一樣，也是利用轉(zhuǎn)子橫軸磁阻與直軸磁阻之差所引起的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動(dòng)， 所示是一臺(tái)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理，定子鐵心為凸極式，共有三相，六個(gè)磁極，不帶小齒，磁極上裝有控制繞組，相對(duì)的兩個(gè)磁極串聯(lián)連接，組成一相控制繞組。研究步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可知，啟動(dòng)頻率越高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，帶負(fù)載的能力越差。軟件部分采用C語言編程，主要包括鍵盤顯示程序、步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速程序、停止判斷程序等。硬件是以AT89C51單片機(jī)為核心的控制電路，主要包括：環(huán)形脈沖分配器、鍵盤顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路等。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，它的啟動(dòng)頻率要低于最高空載啟動(dòng)頻率。步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，失步或者過沖都會(huì)直接影響其控制精度。其次介紹了課題研究的目的和意義，最后介紹了課題的主要研究內(nèi)容。如此按ABCA的順序使三相繞組輪流通電，則轉(zhuǎn)子依順時(shí)針方向一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)。 (a) A相通電 (b) B相通電 (c) C相通電 轉(zhuǎn)子為四極的三相步進(jìn)電機(jī) 三相雙三拍通電方式如果將步進(jìn)電機(jī)的控制繞組的通電方式改為：ABBCCAAB或ACCBBCCA。如此類推，可見步進(jìn)電機(jī)每走一步，將轉(zhuǎn)過15176。/mKZR (11)式中 m — 控制繞組相數(shù)；ZR — 轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K —與通電方式有關(guān)的狀態(tài)系數(shù)，當(dāng)通電方式為單拍，即拍數(shù)與相數(shù)相同，K=1；為雙拍時(shí)，即拍數(shù)為相數(shù)的兩倍時(shí)，K=2。并行控制時(shí)，控制器直接輸出各相繞組的導(dǎo)通和截止信號(hào)，此時(shí)環(huán)形脈沖分配器在控制器中，由軟件來代替環(huán)形脈沖分配器的功能，不管是串行控制還是并行控制必須有環(huán)形脈沖分配器這個(gè)環(huán)節(jié)。簡單的說存儲(chǔ)器存入的是一個(gè)環(huán)形脈沖分配器的狀態(tài)輸出表，計(jì)數(shù)器每輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器計(jì)一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)值就會(huì)選通存儲(chǔ)器的一個(gè)地址，存儲(chǔ)器就輸出一個(gè)數(shù)據(jù)，即步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)勵(lì)磁狀態(tài)。存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容，除了在選通的地址存儲(chǔ)所需的狀態(tài)表之外，其他沒用的地址都存儲(chǔ)各相截止的信號(hào)。 環(huán)形脈沖分配器電路，計(jì)數(shù)器選用74LS191，74LS191是四位二進(jìn)制進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘脈沖從CP端輸入，計(jì)數(shù)器的輸出QA~QD直接接到EPROM的低四位地址線A0~A3，這樣可以選通2716的十六個(gè)地址（00H~0FH）。EPROM 。常用的步進(jìn)電機(jī)可以很容易產(chǎn)生數(shù)值比步進(jìn)電機(jī)外加電壓大的峰值電感電動(dòng)勢。 二極管泄放電路 負(fù)載曲線 二極管—電阻續(xù)流要求高速或變速運(yùn)行時(shí)，斷電繞組的能量必須盡快消耗，這可以通過增加一個(gè)與二極管串聯(lián)的電阻Rs，以減少泄放回路的時(shí)間常數(shù)，此時(shí)斷電回路的時(shí)間常數(shù)為L/(R+Rs)。驅(qū)動(dòng)級(jí)的功率放大器件有中功率晶體管、大功率的晶體管、達(dá)林頓管、可控硅以及各種功率模塊。繞組導(dǎo)通和截止過程中都會(huì)產(chǎn)生較大的反向電動(dòng)勢，而截止時(shí)的反電動(dòng)勢將對(duì)驅(qū)動(dòng)級(jí)器件的安全產(chǎn)生十分有害的影響。本系統(tǒng)為了抗干擾，或避免一旦驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障，造成功率放大器中的高電平信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)而燒毀器件，因而在驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)之間增加一級(jí)光耦隔離器。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，它的啟動(dòng)頻率要低于最高空載啟動(dòng)頻率。因此在點(diǎn)位控制過程中，運(yùn)行速度需要有一個(gè)加速—恒速—減速—低恒速—停止的過程。按直線規(guī)律升速時(shí)加速度為恒定，因此要求步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒值。采用步進(jìn)電機(jī)的加減速控制可以有效地克服步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)過程中出現(xiàn)失步的問題，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度【8】。其方法是將定時(shí)器初始化后，每隔一定的時(shí)間向CPU申請(qǐng)一次中斷，CPU響應(yīng)中斷后便發(fā)出一個(gè)脈沖。搬運(yùn)站的整體運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有定位精確和快速的特點(diǎn)。由此可以算出每個(gè)站點(diǎn)之間的需要走的步數(shù)，即需要總的脈沖個(gè)數(shù)。（2）硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。（6）系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來修改、擴(kuò)展的需要。（5） 內(nèi)部具有256個(gè)字節(jié)的RAM和3個(gè)16位定時(shí)器，可以存放系統(tǒng)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)和滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)功能擴(kuò)展的需要。計(jì)數(shù)器選用74LS191，這是一種單時(shí)鐘