【正文】 出版社，2007．[7] ，光盤革新的技術(shù)資料及網(wǎng)站資料．[8] 譚浩強(qiáng)．C程序設(shè)計(jì)［M］．北京：清華大學(xué)出版社，1998．[9] 錢平．伺服系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．[10] 周希章．電動機(jī)的起動制動和調(diào)速．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2001．[11] 孫建忠，白鳳仙．特種電機(jī)及其控制［M］．北京：中國水利水電出版社，2005．[12] 劉寶廷，程樹康．步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997．[13] 史敬灼．步進(jìn)電動機(jī)伺服控制技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2006．[14] 敬嵐，朱海君等．步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J]．上海：核技術(shù)，2005．[15] 丁偉雄，楊定安．步進(jìn)電機(jī)的控制原理及其片機(jī)控實(shí)現(xiàn)[J]．哈爾濱：煤礦機(jī)械，2002．[16] 高鵬．Prote199入門與提高[M]．北京：人民郵電出版社，2000．[17] Depenbrock . Selfcontrol(DSC) of inverterfed machine[J].IEEE Trans on PE, 1998. [18] Kavanagh R C. Improved Digital Tachometer with Reduced Sensitivity to Sensor Nonideality. IEEE , 2000. 附 錄一、英文原文Stepper Motor Brief IntroductionStepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agencies. Put it in simple languagespeaking: When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the step angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning。 (full step) the twophase hybrid stepping motor, if the breakdown of the breakdown of the number of drives for the 8, then the operation of the electrical pulse for each resolution of 176。設(shè)計(jì)過程中還得到了同學(xué)和其他朋友的大量幫助，可以說本次設(shè)計(jì)的順利圓滿完成是大家共同努力的結(jié)果，是和每個(gè)人的辛勤付出分不開的，這使我在過程中再次體會到集體力量的強(qiáng)大，認(rèn)識到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。在設(shè)計(jì)中電路設(shè)計(jì)不太完善，希望將來能夠得到圓滿的解決，電機(jī)的調(diào)速范圍不夠廣、結(jié)構(gòu)較簡單、精確度不高等問題，今后還需要進(jìn)一步改進(jìn)。首先對74LS244進(jìn)行初始化，設(shè)置顯示數(shù)據(jù)區(qū)第一個(gè)顯示燈上的數(shù)據(jù)為電機(jī)初始速度的設(shè)定，第二個(gè)顯示燈上的數(shù)是有電機(jī)后面的74LS244傳回的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出實(shí)際轉(zhuǎn)速。當(dāng)給系統(tǒng)供電以后，通過單片機(jī)復(fù)位電路對系統(tǒng)進(jìn)行上電復(fù)位系統(tǒng)經(jīng)過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應(yīng)的操作，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候程序便調(diào)用并執(zhí)行相應(yīng)的子程序先調(diào)用初始化子程序。④采用分散獨(dú)立功能模塊供電，在每塊系統(tǒng)功能模塊上用集成三端固定穩(wěn)壓器如7807817817915等穩(wěn)壓源，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。從而導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的后果，同時(shí)，還把現(xiàn)場的高電壓設(shè)備與主機(jī)隔離，防止出現(xiàn)高頻干擾現(xiàn)象。 按鍵部分電路五、測速電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用本實(shí)驗(yàn)通過光電碼盤返回脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，每6秒掃描一次。鍵盤實(shí)質(zhì)是一組按鍵開關(guān)的集合。整流輸出的電壓升高時(shí)，輸出的電流一面供給負(fù)載應(yīng)用，一面給濾波電容充電。這里采用單相橋式不可控整流電路。其內(nèi)部也有完善的保護(hù)電路。當(dāng)陽極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。LED數(shù)碼顯示器是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。光電編碼器的結(jié)構(gòu)由光柵盤和光電檢測裝置組成，光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。 L298引腳圖L297加驅(qū)動器組成的步進(jìn)電機(jī)控制電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高體積小，軟件開發(fā)簡單。L297的芯片引腳特別緊湊，采用雙列直插20腳塑封封裝。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。PROMROMRAM89C524K1282321624低電壓AT89C52含E178。本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一款最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡單配置的系統(tǒng)。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小與繞組的電流成正比，所以電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)能夠達(dá)到其額定轉(zhuǎn)矩，而在某一特定頻率以上運(yùn)行時(shí)，繞組電流隨著頻率的提高逐漸下降，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)逐漸減小，從而降低了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶負(fù)載能力。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能，與電機(jī)本身的性能也有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)出步進(jìn)脈沖和方向信號，每發(fā)一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，即步進(jìn)一步。較為理想的起動曲線，應(yīng)是按指數(shù)規(guī)律起動。加速度太大，電機(jī)甚至不能克服慣性而失步，加速度太少，則完成指定的運(yùn)動耗費(fèi)時(shí)間太多。對步進(jìn)電機(jī)四個(gè)繞組依次實(shí)現(xiàn)如下方式的循環(huán)通電控制，單四拍運(yùn)行：正轉(zhuǎn)ABCD，反轉(zhuǎn)DCBA；雙四拍運(yùn)行：正轉(zhuǎn)ABBCCDDA，反轉(zhuǎn)DCCBBAAD；八拍運(yùn)行：正轉(zhuǎn)AABBBCCCDDDA，反轉(zhuǎn)DDCCCBBBAAAD。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。③混合式步進(jìn)電機(jī)(Hybrid，簡稱HB)混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)。按勵(lì)磁方式分類，可將步進(jìn)電動機(jī)分為永磁式（PM）、反應(yīng)式（VR）、混合式（HB）三類。在自動控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)中是應(yīng)用廣泛的執(zhí)行元件。轉(zhuǎn)動的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動的速度與脈沖頻率成正比，而轉(zhuǎn)動方向則與脈沖的順序有關(guān)。因此典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)主要由三部分組成：步進(jìn)控制器、驅(qū)動器(把控制器輸出的脈沖加以放大，來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī))、步迸電機(jī)。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。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的特點(diǎn)，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而精確地控制轉(zhuǎn)動角度。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。隨著近年來大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及各種單片機(jī)的迅速發(fā)展和普及，利用單片機(jī)與集成電路來控制步進(jìn)電機(jī)不但靈活、方便、易于實(shí)現(xiàn)，而且它還具有成本低的特點(diǎn)。研究步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，對提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能很高，運(yùn)動部件的速度受到限制。隨著國家對制造裝備及其技術(shù)改造工作的重視，未來的伺服系統(tǒng)將會占據(jù)自動化領(lǐng)域一個(gè)重要角色。為了實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的簡易運(yùn)動控制，一般以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度和位置定位控制。 with the good follow—up, it can realize the precise control and hold an irreplaceable role in modern control domain. Stepper motor control system is mainly posed of stepping controller, power amplifier and the stepper motor, etc. Controlled by single chip microputer, using software instead of the above step controller, makes the circuit simple, low cost and reliability is greatly increased. Software programming can flexibly produce different types of stepper motor excitation sequence to control the operation of various kinds of stepper motor.This design first introduced the principle and function of the stepper motor, AT89C52 singlechip microputer, L297 and L298N drive circuit。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：伺服電機(jī)運(yùn)行控制器的設(shè)計(jì)單 位（系別） ：自動化學(xué) 生 姓 名 ：武波專 業(yè) ：電氣工程與自動化班 級 ：05010901學(xué) 號 ：0513090137指 導(dǎo) 教 師 ：聶嵐答辯組 負(fù)責(zé)人 ：徐輝填表時(shí)間： 2013年6月重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要步進(jìn)電機(jī)是最常見的一種電機(jī)，作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，能與控制芯片相結(jié)合成伺服控制系統(tǒng)；具有良好的隨動性，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中具有不可替代的作用?！娟P(guān)鍵詞】伺服 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) AT89C52ABSTRACTStepper motor is one of the most mon motors. As a digital servo actuators, it can be bined with a control chip into the servo control system。步進(jìn)電機(jī)作為最常見的一種電機(jī)，作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化儀表等領(lǐng)域。第一章 緒論第一節(jié) 課題背景近年來，由于數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，伺服系統(tǒng)的作用越顯突出，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。在開環(huán)伺服系統(tǒng)中常用步進(jìn)電動機(jī)做伺服電機(jī)，因?yàn)殚_環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)置檢測反饋裝置，不構(gòu)成運(yùn)動反饋控制回路，電動機(jī)按裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對運(yùn)動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程。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，它廣泛用于打印機(jī)、電動玩具等消費(fèi)類產(chǎn)品以及數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療器械等機(jī)電產(chǎn)品中，其在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。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。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。③速度模式通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運(yùn)算用。一個(gè)利用單片機(jī)來構(gòu)成的步迸電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。第一節(jié) 系統(tǒng)組成步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的完整的整體，由運(yùn)動控制系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)組成。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進(jìn)脈沖信號的頻率，可以對電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以對電機(jī)精確定位。通過軟件的控制，單片機(jī)按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字——角度的轉(zhuǎn)換。其作用是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的線位移或角位移，可以實(shí)現(xiàn)信號變換；因此，步進(jìn)電動機(jī)又稱為脈沖電動機(jī)（Pulse Motor）。伺服式：輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動較小負(fù)載（一般使用永磁式、混合式步進(jìn)電機(jī)）。它輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好，消耗功率小(相比反應(yīng)式)，但啟動運(yùn)行頻率較低，還需要正負(fù)脈沖供電。采用單極性直流電源供電。 步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖（二）步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。電機(jī)由靜止到達(dá)設(shè)定的最大的速度所需的時(shí)間是由調(diào)試決定的。以超過最高起動頻率的頻率直接起動，將出現(xiàn)“失步”現(xiàn)象，甚至無法起動。典型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是由步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)本體三部分組成。保護(hù)電路在出現(xiàn)短路、過載、過熱等故障時(shí)迅速停止驅(qū)動器和電機(jī)的運(yùn)行。低頻時(shí)電流能夠達(dá)到最大值(a)；當(dāng)矩形波頻率上升達(dá)到某一臨界頻率，電流剛達(dá)到最大值就開始下降(