【正文】 右。 三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證(可行性方案、最佳方案、工作原理，硬件設(shè)計(jì)，軟件程序設(shè)計(jì)、硬件電路原理圖，流程圖 ) 方案一：采用單片機(jī)89C51和脈沖分配器PMM8713控制步進(jìn)電機(jī)的啟停，正反轉(zhuǎn)和加減速控制。 方向控制器用于控制脈沖信號(hào)的變化達(dá)到改變電機(jī)方向的目的；脈沖分配器根據(jù)方向控制信號(hào)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成有一定邏輯關(guān)系的環(huán)形脈沖。另外通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)它的正反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。 。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)份采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。 6）運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。 3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?。依次類推，A、B、C、D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。它又分為兩相和五相： 。 2）靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。n/60 P=2πnM/60 （1） 其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓控制電路輸出的信號(hào)功率很低，不能提供步進(jìn)電機(jī)所需的輸出功率，必須進(jìn)行功率放大，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)部分。在 t=t:時(shí)刻，電路斷開(kāi)與直流電壓源V的連接，并且短路，電路中的電流以初始速率一V/L開(kāi)始下降，電流變化規(guī)律為: I(t)=VeR(tt1)/L/R (6) 不同頻率的矩形波電壓施加到該電路上，電流波形如圖4所示。圖5中表示單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)圖。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用來(lái)構(gòu)成簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，如開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出控制、時(shí)序控制等。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。 （4）振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下，CPU停止工作。
（1）產(chǎn)生12V的電壓給步進(jìn)電機(jī)供電圖9 12V供電電路（2）產(chǎn)生5V的電壓給單片機(jī)供電 圖10V供電電路2．2時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過(guò)提高時(shí)鐘頻率來(lái)提高CPU的速度，本次設(shè)計(jì)采用的晶振為12MHz。其引腳可參照說(shuō)明書(shū)，本文主要對(duì)軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。驅(qū)動(dòng)電路集成化成為一種趨勢(shì)。流程圖如圖17所示。在此方案中,負(fù)載位置對(duì)控制電路無(wú)反饋,因此步進(jìn)電機(jī)必須正確響應(yīng)每次勵(lì)磁變化。一個(gè)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程狀況的了解， 就是檢測(cè)過(guò)程； 一個(gè)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的改變，就是控制過(guò)程。通過(guò)單片機(jī)10口輸出的數(shù)據(jù)為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào),信號(hào)經(jīng)微步距兩相步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器SLA7042M驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),，出現(xiàn)了很多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其中采用單片機(jī)作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行工作。由于時(shí)間的原因，設(shè)備的原因，實(shí)驗(yàn)做的不好不夠，相關(guān)驗(yàn)證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富。流程圖如圖19所示。近年來(lái)，隨著以51單片機(jī)為內(nèi)核的單片機(jī)的不斷發(fā)展和普及，國(guó)外的一些公司紛紛推出了以51單片機(jī)為基礎(chǔ)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。根據(jù)本次設(shè)計(jì)所需的復(fù)位要求，選用上電復(fù)位的微分型復(fù)位電路，產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)，本次設(shè)計(jì)用一個(gè)10uF電容和一個(gè)1K電阻組成微分型復(fù)位電路。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入，XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。圖8系統(tǒng)整圖 利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的電壓，它們的應(yīng)用要注意以下幾點(diǎn)：（1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞；（2）輸出電流不能太大， 是其極限值。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。 RST：復(fù)位輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。不用紫外線擦除，提高了編程效率。單片機(jī)芯片與其它CPU比較，功能雖然要強(qiáng)得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi)ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構(gòu)成實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)需要加以擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的工作情況。不同頻率脈沖作用下電感電阻電路的電流波形 要改善電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的性能，有兩種辦法:提高電流上升速度 VA 和減小時(shí)間常數(shù) L/R。繞組通電時(shí)，電感使繞組電流上升速度受到限制，因此影響電機(jī)繞組電流的大小。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動(dòng)，停止都完全取決于脈沖的有無(wú)或頻率的高低。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的23倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。永磁式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。只要對(duì)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(dòng)。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減少，從而導(dǎo)致力矩下降。 8）電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳ABBBCCCDDDA時(shí)為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈ADCDCBCBABA時(shí)為反轉(zhuǎn)。 2）失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3. 根據(jù)步距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終位置。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制 初始條件：1， 運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理及應(yīng)用知識(shí)；2， 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)第四項(xiàng)中，考核成績(jī)占25%左右。課程設(shè)計(jì)報(bào)告是科學(xué)論文寫(xiě)作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達(dá)能力，也是規(guī)范課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求、反映課程設(shè)計(jì)教學(xué)水平的重要依據(jù)。3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證主要包括可行性設(shè)計(jì)方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實(shí)施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PC