【正文】 度?？膳懦欠顟B(tài)。前面是一個可逆的循環(huán)計數(shù)器，計數(shù)脈沖的有無控制步進(jìn)電機(jī)的運行與停止，計數(shù)器加減控制端控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如果低電平時計數(shù)器加計數(shù)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果高電平時計數(shù)器減計數(shù)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。串行控制時，控制器輸出脈沖信號和方向電平，環(huán)形脈沖分配器把它轉(zhuǎn)換成并行的驅(qū)動信號，再控制繞組的導(dǎo)通和截止。此外，也可以看到同一種通電方式，對于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)不同的步進(jìn)電機(jī)，也會有不同的步距角。通電方式由AB轉(zhuǎn)為B時，(c) 所示，轉(zhuǎn)子齒4磁極軸線和B相磁極軸線相重合，或轉(zhuǎn)子齒3磁極軸線離開A相磁極軸線30176。轉(zhuǎn)子齒3對準(zhǔn)C相磁極軸線的位置，由此可見，每通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度為30176。同樣道理，當(dāng)A相斷開，接通B相時， (b) 所示，B相磁極對轉(zhuǎn)子的電磁力將使轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過60176。程序的調(diào)試及修改用Keil軟件進(jìn)行編程和調(diào)試，并且在Proteus環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)仿真。因為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于控制脈沖的頻率，所以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實質(zhì)上是調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出的脈沖頻率【1】。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能地快，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。具有步距角精度高，停止時能自鎖等特點，因此步進(jìn)電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中，特別是在開環(huán)的控制系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。 speed control。由此可見，一個靜止的步進(jìn)電機(jī)不可能一下子穩(wěn)定到較高的工作頻率，必須在啟動時有一個加速的過程。環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計研究環(huán)形脈沖分配器的作用和構(gòu)成，并設(shè)計出可靠、靈活的環(huán)形脈沖分配器電路。 三相單三拍通電方式這是步進(jìn)電機(jī)的一種最簡單的工作方式，所謂“三相”，即三相步進(jìn)電機(jī)，具有三相定子繞組；“單”指每次只有一相繞組通電；“三拍”指三次換接為一個循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次情況。（a）A相通電 （b）B相通電 （c）C相通電 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理如果將上圖的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子制成四極（或稱為四個齒）結(jié)構(gòu)，則按三相單三拍運行時，轉(zhuǎn)子的步距角也將發(fā)生變化。與單三拍運行方式相同，但其中有一點不同，即在雙三拍運行時，每拍使步進(jìn)電機(jī)從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)時，總有一相繞組保持通電。(a) A相通電 (b) AB相通電(c) B相通電 (d) BC相通電 三相六拍通電方式通過分析可知一臺步進(jìn)電機(jī)可以有不同的通電方式，即可以有不同的拍數(shù)。同時步進(jìn)電機(jī)有正反轉(zhuǎn)的要求，所以環(huán)形脈沖分配器的輸出既有周期性又有可逆性。EPROM存儲器是一種紫外線擦除的可編程只讀存儲器，存儲器的內(nèi)容可以由使用者自己編程，且可以用紫外線照射后重新使用。由可逆循環(huán)計數(shù)器和存儲器兩部分組成，計數(shù)器可以用現(xiàn)有的器件實現(xiàn)，計數(shù)長度可以用簡單的外圍電路實現(xiàn)。實際上，使用RPROM設(shè)計的環(huán)形脈沖器是一種軟硬件結(jié)合的技術(shù)，通過軟件的編程可以實現(xiàn)不同勵磁方式的輸出。74LS191數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D各管腳接地，11腳是置數(shù)端，當(dāng)它為高電平時74LS191為計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)它為低電平時，計數(shù)器停止計數(shù)，把數(shù)據(jù)端的內(nèi)容（ABCD）裝入計數(shù)器。 一相勵磁電路 二極管續(xù)流抑制電勢的最簡單的形式是用二極管跨接步進(jìn)電機(jī)繞組的兩端。(2) 續(xù)流串聯(lián)電阻的大小因需要保護(hù)功放管的安全而受到限制。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與一般電氣設(shè)備驅(qū)動的不同點主要有：(1) 各相繞組都是工作在開關(guān)狀態(tài)，多數(shù)電動機(jī)的繞組都是連續(xù)的交流或者直流，而步進(jìn)電機(jī)的各相繞組都是脈沖式供電，所以繞組電流不是連續(xù)的而是離散的。(5) 電動機(jī)繞組中有電感電動勢、互感電動勢、旋轉(zhuǎn)電動勢?？傊?，只要按一定的順序改變A、B、C、D通電的順序，就可控制步進(jìn)電機(jī)按一定的方向步進(jìn)【5】。一般來說，~1s之間。系統(tǒng)在工作過程中，都要求加減速的時間盡量短，而恒速時間盡量長。用單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加減速控制，即控制CP脈沖的時間間隔。均勻地改變脈沖時間間隔的變速控制步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以均勻地改變脈沖時間間隔來實現(xiàn)。為了提高單片機(jī)的實時處理能力，系統(tǒng)采用中斷的方法進(jìn)行調(diào)速。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，需要步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能的快，但為了防止步進(jìn)電機(jī)在啟動過程中發(fā)生失步，需要按一定的規(guī)律對步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行控制，也就是對步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率進(jìn)行控制。序號站點距離1供料站—加工站470mm2加工站—裝配站286mm3裝配站—分揀站235mm4分揀站—返回工作原點925mm選用的步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，定位精度就越高。所以選擇軟件方案時，要考慮到這些因素。在MCS51系列單片機(jī)系列內(nèi)核8051/80C51的基礎(chǔ)上，Intel公司、Philips公司、Siemens公司等很多大公司紛紛推出了名目繁多的派生芯片。 EPROM的選擇只讀存儲器(ROM)的特點是：其內(nèi)容是預(yù)先寫入的且一旦寫入，使用時就只能讀出不能改變，掉電時也不會丟失，ROM器件還具有結(jié)構(gòu)簡單、信息度高，價格低，非易失性和可靠性高等特點。 74LS191功能表輸入工作模式置數(shù) 使能 加減 時鐘 H L L H L H L X X XH H X X加計數(shù)減計數(shù)預(yù)置保持 控制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計 環(huán)形脈沖分配器設(shè)計環(huán)形脈沖分配器是用來接收單片機(jī)的CP脈沖，并根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的勵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)順序輸出各相繞組的導(dǎo)通或截止信號。對于不同類型的步進(jìn)電機(jī)及不同的勵磁方式，只需改變存儲的狀態(tài)表，硬件不需要做任何的變化。該電路具有手動復(fù)位和上電復(fù)位的功能。 控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計將各接口電路有機(jī)結(jié)合起來形成一個完整的電路，電路圖如附錄C所示。（2）各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。軟件抗干擾是計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高可行性的有力措施。 所示。單片機(jī)讀取開關(guān)狀態(tài)標(biāo)志，判斷是否啟動系統(tǒng)。在圖中簡單的反映出了整個控制系統(tǒng)的主程序工作流程。 顯示程序設(shè)計單片機(jī)與顯示電路的接法一般有如下兩種方法：（1）串行接法：設(shè)計中要顯示4位數(shù)字，用74LS164作為顯示驅(qū)動，其中74LS164帶鎖存，使用串行接法可以節(jié)約I/O口資源，發(fā)送數(shù)據(jù)時容易控制。本程序?qū)⒉綌?shù)存放在一個一維數(shù)組dispbuf[]中，將其作為顯示緩沖區(qū)，個位在前，千位在后。 調(diào)速程序設(shè)計 20BY步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 20 BY步進(jìn)電機(jī)參數(shù)工作電壓步距角工作力矩最大靜電流空載啟動頻率空載運行頻率18176。由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于脈沖頻率，所以調(diào)速時只需把每個速度對應(yīng)數(shù)組中的定時初值取出來，作為定時器T0的計數(shù)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，有針對性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識，對資料進(jìn)行消化和吸收。論文中的不足之處敬請老師批評指正。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 Automation . 原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，并設(shè)計相應(yīng)的接口電路，包括環(huán)形脈沖分配器、鍵盤電路、顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路等。編寫出詳細(xì)的C語言程序，并用Proteus軟件進(jìn)行程序的調(diào)試。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；由于步進(jìn)電機(jī)的速度與脈沖頻率成正比關(guān)系，通過控制脈沖頻率就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度。 鍵盤程序設(shè)計鍵盤的控制方式一般有程控掃描法、定時掃描法和中斷掃描法，本程序采用程序掃描法編程。 由于設(shè)計中用一塊單片機(jī)進(jìn)行控制，資源有限，故使用串行接法。T0中斷程序的主要功能是能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)產(chǎn)生一個頻率可調(diào)的脈沖信號，從而控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將調(diào)速范圍控制在25～99 r/min。T0的中斷服務(wù)程序主要用于根據(jù)步數(shù)，產(chǎn)生一個頻率可以改變的脈沖信號，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的加減速過程。系統(tǒng)初始化包括定時器T0初始化，步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)的初始化。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括主程序，定時器T0啟動程序，調(diào)速程序，鍵盤顯示程序，停止判斷程序。（3）程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)格合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又操作方便。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。在電容充電過程中，RST引腳的電位逐漸下降，當(dāng)RST引腳的電位小于某一特定值后，CPU就會脫離復(fù)位狀態(tài)，只要電容C的容量足夠大，就能保證RST引腳高電平時間大于24個振蕩周期，使CPU可靠復(fù)位。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，本文采用硬件設(shè)計環(huán)形脈沖分配器。因此，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高或低、加速或減速、啟動或停止都完全取決于CP脈沖的有無和頻率。Intel 2716是2K8的EPROM存儲器。其主要特點有：（1） CPU內(nèi)核完全和MCS51系列兼容，具有MCS51系列單片機(jī)的一切功能。（4）可靠性及抗干擾性設(shè)計是硬件系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇，去耦濾波等。 本章小結(jié)本章首先分析了步進(jìn)電機(jī)的原理，并總結(jié)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的特點；其次根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的控制特點，設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路和環(huán)形脈沖分配器；為了使控制系統(tǒng)快以最短時間到達(dá)控制終點，并根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的變速控制的方法。整個加減速的控制，如本文所述的步進(jìn)電機(jī)加減速控制。此外，步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器或速度傳感器可以在開環(huán)狀態(tài)下定位或同步運行，有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，因而在軟盤驅(qū)動器、掃描儀、打印機(jī)、數(shù)控機(jī)床和自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域中都得了到廣泛的應(yīng)用【10】。具體地說，就是均勻地增加或減少延時程序中延時時間常數(shù)。本系統(tǒng)采用定時器中斷來控制步進(jìn)電機(jī)的加減速，實際上是不斷改變定時器的定時初值的大小。加速時的起始速度應(yīng)該等于或略小于系統(tǒng)的極限起動頻率，而不是從零開始。為此，提出一種變速控制的程序，該程序的基本思想是，在啟動時，以低于響應(yīng)頻率fs的速度運行；然后開始慢慢加速，加速到一定頻率fe后就以此速率恒速運行。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能快一些，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。由于步進(jìn)