【正文】 設(shè)計是否合理、元器件焊接 是否正確，焊接好以后需要仔細檢查。 流程圖如圖 45 所示。 系統(tǒng) 主 程序 系統(tǒng)分為電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、電機加速與電機減速的幾部分組成， 其主程序框圖如圖 41所示。 如圖 35。 圖 31 系統(tǒng)整圖 第 21 頁 共 40 頁 電源 部分 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：（ 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)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，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， 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 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。32 可編程 I/O 線 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， 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廉的方案。PROM 電可編閃速存儲器。單片機芯片與其它 CPU 比較，功能雖然要強得多，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)成實際的應(yīng)用系統(tǒng)時需要加以擴展，以適應(yīng)不同的工作情況。 圖 24 不同頻率脈沖作用下電感 電阻電路的電流波形 要改善電機高速運行時的性能，有兩種辦法 :提高電流上升速度 VA 和減小時間常數(shù) L/R。繞組線圈的電阻是電機溫升和電能損耗的主要因素?？刂破鞯姆较蛐盘枦Q定步進電機的順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。 電流的選擇 第 12 頁 共 40 頁 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性 曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 。 步距角的選擇 電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，它的出力大，動態(tài)性能好 ， 但步距角一般比較大。 第 10 頁 共 40 頁 圖 21 四相步進電機步進示意圖 開始時，開關(guān) SB 接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5號齒就和 D、 A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒 。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電機外表允許的最高溫度。 最大空載起動頻率： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載 的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的） 靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力 第 8 頁 共 40 頁 矩。 正常情況下，步進電機轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖時，電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負載變化的影響。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (稱為 “ 步距角 ”) ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的 。 國外在小功率的場合，還使用步進電機，例 如一些工業(yè)器材，工業(yè)生產(chǎn)裝備，打印機，復(fù)印件，速印機，銀行自動柜員機。第 1章是緒論，主要探討了步進電機的研究背景和本論文的主要研究內(nèi)容；第 2章步進電機與單片機的原理；第 3章系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)；第 4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計；第 5章系統(tǒng)的調(diào)試與檢測；最后是參考文獻、附錄和致謝。21 系統(tǒng) 主程序 11 單片機原理概述 4 步進電機介紹 2 論文的主要研究內(nèi)容 本文內(nèi)容介紹了步進電機以及單片機原理、該系統(tǒng)的硬件電路、程序組成，同時對軟、硬件進行了調(diào)試 ，同時介紹了調(diào)試過程 中出現(xiàn)的問題以及解決問題的方法 。 2 國內(nèi)外研究概況 3 第 2 章 步進電機 與單片機簡介 8 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)介紹 18 驅(qū)動部分 23 加速部分 28 致 謝 29 附錄 1：源程序清單 主要通過三大塊來設(shè)計，包括驅(qū)動電路的設(shè)計、狀態(tài)顯示部分和按鍵部分是設(shè)計。中國 在文化大革命中已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川都生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，驅(qū)動電路所有半導(dǎo)體器件都是完全國產(chǎn)化的，當時是全分立元器件構(gòu)成的邏輯運算電路，還有電容耦合輸入的計數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。步進電機的細分控制，在改革開放初期，國內(nèi)就已經(jīng)基本掌握，這與交流電動機的矢量控制相比，難度要低得多。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式即 AABBBCCCDDDAA. 步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 θ 表示。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在 15%以內(nèi)。 電 機的共振點： 步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進電機的共振區(qū)一般在180250pps 之間（步距角 ）或在 400pps 左右（步距角為 度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。 步進電機低速時可以正常轉(zhuǎn)動，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。 如下所示的 步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。 反應(yīng)式步進電動機采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當小，一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大。此類 電機綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點，步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是性能較好的一類步進電動機，在計算機相關(guān)的設(shè)備中多用此類電機。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。典型的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)是由步進電機控制器、步進電機驅(qū)動器和步進電機本體三部分組成。保護電路在出現(xiàn)短路、過載、過熱等故障時迅速停止驅(qū)動器和電機的運行。低頻時電流能夠達到最大值 (a)。由于單片機的高度集成化，縮短了系統(tǒng)內(nèi)的信號傳送距離，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)配置，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度，同時它的指令系統(tǒng)又很適合于工業(yè)控制的要求，所以單片機在工業(yè)過程及設(shè)備 第 15 頁 共 40 頁 控制中得到了廣泛的應(yīng)用。對于片內(nèi)有 ROM/EPROM 的芯片來說 ,最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶體振蕩器、復(fù)位電路和電源的單個芯片；對與片內(nèi)沒有 ROM/EPROM芯片來說，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了應(yīng)配置上述的晶振、復(fù)位電路和電源外，還應(yīng)配備 EPROM或 EEPROM 作為程序存儲器使用。PROM容量可達 20K 字節(jié)。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。當 P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對 外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。然后通過 單片機實行相應(yīng)的操作 。 圖 37 時鐘部分電路 第 24 頁 共 40 頁 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)開發(fā)軟硬件環(huán)境 與其它的微處理器一樣，開發(fā)步進電機驅(qū)動系統(tǒng)控制程序也需要一套完整的軟件和硬件開發(fā)工具。 N N Y Y 調(diào)按鍵子程序 是否為 0 是否為 0 前進 后退 第 26 頁 共 40 頁 圖 43 前進部分流程圖 后退 部分 電機反轉(zhuǎn)原理與正轉(zhuǎn)相似，此時 P2口的值分別為 09H， 08H， 0CH， 04H， 06H，02H， 03H， 01H。 程序修改好以后，當顯示編譯 0錯誤， 0 警告的時候，這說明已經(jīng)沒有語法錯誤了，是否有邏輯錯誤還要看接上電路板通過仿真以后，步進電機能否正常轉(zhuǎn)動，顯示是否正常。程序也是正確的。特別是他 多次詢問寫作進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，老師以嚴謹?shù)闹螌W之道、寬厚仁慈的胸懷、積極樂觀的生活態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)、孜孜 以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神為我樹立了一輩子學習的典范，他的教誨與鞭策將激勵我在學習和生活的道路上勵精圖治，開拓創(chuàng)新。 步進電機不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備 —— 步進電機驅(qū)動器 .步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能，除與電機本身的性能有關(guān)外，也在很大 程度上取決于驅(qū)動器的優(yōu)劣。功率驅(qū)動電路向步進電機控制繞組輸入電流，使其勵磁形成空間旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。 定位轉(zhuǎn)距：定位轉(zhuǎn)矩是指步進電機不通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 第 40 頁 共 40 頁 。 細分驅(qū)動器： 步進電機細分驅(qū)動器的主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度。比如，當人們說 的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 。 步進電機的種類： 永磁式（ PM) .磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度 或