【正文】 即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。適合于多種操作系統(tǒng)，如 Windows、 DOS、 UNIX等等；也適用于多種機(jī)型。 if(lie1!=1|lie2!=1|lie3!=1) { delay(20)。 hang3=1。 if(lie2==0) key=3*j+1。 TR0 = 1。 子程序流程圖： 開(kāi)始 讀取鍵值 改變轉(zhuǎn)向變量 是否為正或反轉(zhuǎn)按鍵 Y N 返回 圖 43 30 4）預(yù)置步數(shù)：當(dāng)用鍵盤(pán)選擇預(yù)置步數(shù)模式時(shí)，設(shè)置一個(gè)變量作為預(yù)設(shè)步數(shù)，使用鍵盤(pán)可以改變這個(gè)變量，運(yùn)行時(shí)該變量作為循環(huán)次數(shù)。jstepdata。 //給 TH0， TL0 賦初始值 TL0 = LO } if(location==3) { AA=0。 L=mand。 L=串口 。 單三拍走步脈沖為 ABCA， 程序?qū)崿F(xiàn)方法： if(location==1) { AA=1。 TH0 = HI。 BB=1； CC=0； while(!TF0) //等待定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到 TF=0。 //給 TH0， TL0 賦初始值 TL0 = LO } if(location==4) { AA=1。 35 TH0 = HI。 BB=0； CC=0 while(!TF0) //等待定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到 TF=0。 TH0 = HI。 //給 TH0， TL0 賦初始值 TL0 = LO } if(location==5) 33 { AA=1。 BB=1； CC=0 while(!TF0) //等待定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到 TF=0。 sbit CC=P1^2。 sbit e = P2^2。 //給 TH0， TL0 賦初始值 TL0 = LO } } 5）重新啟動(dòng)不丟步：由于該系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，每次動(dòng)作后系統(tǒng)會(huì)讀取光電編碼器返回值，當(dāng)重新啟動(dòng)時(shí)會(huì)根據(jù)當(dāng)前位置選擇相應(yīng)的走步脈沖。 TH0 = HI。i++)。 if(key==3) timedata=timedata+10。 每次鍵盤(pán)按下進(jìn)入中斷都重置一次定時(shí)器參數(shù)，即可保證速度實(shí)時(shí)更新。 } if(j==2) { hang1=1。 if(key)== 1) //確定鍵被按下后，掃描是那個(gè)鍵被按下 { for(j=0。 子程序流程圖 圖 41 下面列出部分程序及實(shí)現(xiàn)功能。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了 指針 概念，可使程序效率更高。 其特點(diǎn)有： 1） C 是中級(jí)語(yǔ)言。 2） 用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序效率高，占用的存儲(chǔ)空間小，運(yùn)行速度快，因此用匯編語(yǔ)言能編寫(xiě)出最優(yōu)化的程 序。以功能塊為單位進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。同時(shí) LCD 上顯示步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)。 光電編碼器與單片機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸 單元 光電編碼器采用并行方式輸出，為了節(jié)省 CPU 資源，需將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，這里采用移位寄存器 74LS165 作為轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)碼盤(pán)轉(zhuǎn)到一定的角度時(shí)，扇區(qū)中透光的碼道對(duì)應(yīng)的光敏二極管導(dǎo)通，輸出低電平 “0” ，遮光的碼道對(duì)應(yīng)的光敏二極管不導(dǎo)通，輸出高電平 “1” ，這樣形成與編碼方式一致的高、低電平輸出，從而獲得扇區(qū)的位置腳。 圖 36 20 表 32 表 33 光電 編碼器 光電編碼器是通過(guò)讀取光電編碼盤(pán)上的圖案或編碼信息來(lái)表示與光電編碼器相連的電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息的。 ULN20xx 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。以 NPN+PNP 為例。 這里采用 ULN20xx 作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 判斷閉合鍵所在的位置，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。 圖 32 復(fù)位電路 VCC 通過(guò)電容 C1 濾波接地，當(dāng) S10 按下時(shí)，單片機(jī)復(fù)位端口 RST被拉高，復(fù)位有效。 X1(19 腳 )：接外部晶體的一個(gè)引腳。此腳接外部程序存儲(chǔ)器的 OE????(輸出允許端 )。 ～ — P2: 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，與地址總線 (高 8位 )復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。故此種鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。平時(shí)按鍵無(wú)動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)， 當(dāng)鍵被按下時(shí) 行線電平狀態(tài)由與 此行線相連的列電平?jīng)Q定，因此各鍵之間彼此 相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號(hào)配合起來(lái)做適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 由半導(dǎo)體發(fā)光二極管組成的數(shù)碼顯示器（簡(jiǎn)稱 LED）是最常用的輸出顯示設(shè)備。隨著一個(gè)個(gè)脈沖的輸入，各路輸出電壓輪流變高和變低 利用單片機(jī)的 輸出方向電平， 輸出走步觸發(fā)脈沖。 但由于 PLC 采用循環(huán)掃描方式，當(dāng)不轉(zhuǎn)速較高時(shí)，控制精度降低，并且由于 PLC 成較高，適合需求轉(zhuǎn)速不高的大型工業(yè)場(chǎng)合。 為了達(dá)到控制精度，并且作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要體現(xiàn)出更多的控制方法，故選用閉環(huán)控制方式。單三拍控制方式是最基本的步進(jìn)電機(jī)控制方式。若給 B 相通電， B相繞組產(chǎn)生定子磁場(chǎng)，其磁力線穿越 B 相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到 B 磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 3186。各磁極上套有線圈，按圖 1連成 A、 B、 C 三相繞組。 而本課題就是要設(shè)計(jì)一 種通用性 強(qiáng) ，可以根據(jù)要求隨時(shí)擴(kuò)展。近幾年， 國(guó)步進(jìn)電機(jī)零部件專業(yè)化生產(chǎn)水平有長(zhǎng)足進(jìn)步，許多企業(yè)都引進(jìn)和添置許多設(shè)備，以確保大批量生產(chǎn)的品質(zhì)。 國(guó)步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀呈現(xiàn)如下的特點(diǎn)： 1） 一批具有一定規(guī)模和實(shí)力的企業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)。針對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)一些步進(jìn)電機(jī)主導(dǎo)企業(yè)主動(dòng)出擊，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、國(guó)際合作和技術(shù)攻關(guān)，逐步掌握了這類產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，其產(chǎn)品已逐漸被世界知名汽車制造 6 企業(yè)所接受，正在成為世界汽車制造業(yè)的主要供應(yīng)商。因此，質(zhì)量 將成為競(jìng)爭(zhēng)的核心和焦點(diǎn)。 8) 小型、高功率 ： 步 進(jìn)電機(jī)體積小、扭力大，盡管于狹窄的空間內(nèi)，仍可 5 順利做安裝，并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。) 以內(nèi)，且無(wú)累計(jì)誤差，故可達(dá)到 高精度的定位控制。為適應(yīng)這些要求，發(fā)展 了一系列新的具備控制功能的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點(diǎn)，且應(yīng)用十分廣泛的一類便是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。本文首先描述了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展應(yīng)用情況，以及常見(jiàn)的控制方式 。然后以單片機(jī)為主控制器設(shè)計(jì)了一整套的控制方案，以及完整的程序流程以及設(shè)計(jì)。 在生產(chǎn)過(guò)程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電機(jī)用得最多。 (步進(jìn)電機(jī)的定位精度是取決于電機(jī)本身的機(jī)械加工精度 ) 2) 位置及速度控制 : 步進(jìn)電機(jī)在輸入脈沖信號(hào)時(shí)，可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的回轉(zhuǎn)進(jìn)而得到靈活的角度控制 (位置控制 )，并可得到與該脈沖信號(hào)周波數(shù) (頻率 )成比例的回轉(zhuǎn)速度。 由于不僅電機(jī)的以上特點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)控制成本低廉，硬件簡(jiǎn)單并可靠，因此在需要精確控制角度的 大量應(yīng)用，如數(shù)控機(jī)床、繪圖儀等。目前，步進(jìn)電機(jī)在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家主要集中在東南沿海的江、浙、滬、閩、粵等五省市和華北地區(qū)，全國(guó)步進(jìn)電機(jī)企業(yè)約 1000 多家，由國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、外資或合資企業(yè)等多種經(jīng)營(yíng)成分共同組成，其中 85%以上為中小型民營(yíng)企業(yè)和部分外資或合資企業(yè)。 盡管步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)廠家眾多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，但正在向生產(chǎn)相對(duì)集中的方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)第一階段的 發(fā)展，無(wú)論是在企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制變革、管理制度創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新能力突破及全球化競(jìng)爭(zhēng)能力提高等諸方面，都已經(jīng)形成了自身的特色，特別是在第一階段中發(fā)展而成長(zhǎng)起來(lái)的一些行業(yè)優(yōu)勢(shì)企業(yè)，市場(chǎng)占有率較大，具有較高的顧客滿意度、較大規(guī)模、較強(qiáng)綜合實(shí)力及很好的品牌知名度。近年來(lái)，外資企業(yè)大量移師中國(guó)，為降低成本，都希望零部件本地化，這也大大促進(jìn) 國(guó)步進(jìn)電機(jī)零部件制造水平不斷提升。 強(qiáng)、成本低廉、開(kāi)源、可隨意擴(kuò)展的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)， 并且系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單， 完全由程序的控制方式使學(xué)生在編寫(xiě)程序的過(guò)程中完全理解步進(jìn)電機(jī)的控制原理。轉(zhuǎn)子上均布 40 個(gè)小齒。；此時(shí) A、 C 磁極下的齒又分 別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)三分之一齒距。 2） 雙三拍控制方式 同時(shí)給繞組 A 、 B 通電， A 與 B 同時(shí)獲得磁性，轉(zhuǎn)子鋸齒與 A、 B 兩相中間對(duì)齊，再給 B、 C 同時(shí)通電，轉(zhuǎn)子鋸齒與 B、 C 兩相中間對(duì)齊，再給 C、 A 同理。 控制電路選擇 1） 電子電路控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)由脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、脈沖信號(hào)分配電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路提供，這種控制方式成本低，電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。 3） 基于單片機(jī)的控制系統(tǒng) 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，可以使用程序代替大部分電路功能，單片機(jī)輸出脈沖，通過(guò) ULN20xx 升壓控制步進(jìn)電機(jī)，使用程序控制正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等功能。 產(chǎn)生走步脈沖只要先對(duì) 進(jìn)行清零，過(guò)一會(huì)兒再進(jìn)行一次置位就可以了。它以價(jià)廉、可靠、耐用，對(duì)電流、電壓要求低等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。而按鍵采用掃描識(shí)別方法： 先將行線全部置 0，當(dāng)有鍵盤(pán)按下時(shí)，該列信號(hào)被拉至低電平。 12 由于本系統(tǒng)需要的按鍵較多，且需要擴(kuò)展空間，所以選擇矩陣式按鍵。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4位的。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1美元，最高端的型號(hào)也只有 10 美 元。汽車上一 般配備 40 多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò) PC 機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 ～ — P3: 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 PSEN???????端可以驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。該引腳是內(nèi)部反相放大器的輸入端。 如圖所示。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其他線為高電平， 在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鍵 。 ULN20xx 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。設(shè)前一三極管 T1 的三極為 C1B1E1，后一三極管 T2 的三極為 C2B2E2。 它是雙列 16 腳封裝 ,NPN 晶體管矩陣 ,最大驅(qū)動(dòng)電壓 =50V,電流 =500mA,輸入電壓 =5V,適用于 TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)光電編碼器的工作原理可以將光電編碼器分為絕對(duì)式光電編碼器與增量式光電編碼器，下面我就這兩種光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理做介紹。 2） 增量式光電編碼器 增量式光電編碼器是碼盤(pán)隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號(hào)，然后根據(jù)位置變化的方向用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行加 /減計(jì)數(shù)，以此達(dá)到位置檢測(cè)的目的。 芯片管腳圖如下： 圖 38 當(dāng)移位 /置入控制端 SH/LD????為低電平時(shí)，并行數(shù)據(jù)（ AH）被置入寄存器，而始終（ CLK,CLK INH）及串行數(shù)據(jù)（ SER）均無(wú)關(guān)。 整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、顯示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、位置檢測(cè)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元組成，具有調(diào)速范圍大，控制精準(zhǔn)、控制方式多等特點(diǎn)。模塊化的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡(jiǎn)單化。 3） 匯編語(yǔ)言程序能直接管理和控制硬件設(shè)備，它能直接處理中斷。它把高級(jí)語(yǔ)言的基 本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。另外 C 語(yǔ)言也具 有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。 key_certain () interrupt 0 using 2 //外部中斷 0 子程序 { char key=0 hang1=0。j3。 hang2=1。 子程序流程圖： 圖 42 下面列出部分程序及實(shí)現(xiàn)功能 void Timer0Init(void) //初始化定時(shí)器 0 程序 { TMOD = 0x01。 _TH0_TL0_=65536 timedata HI=_TH0_TL0_ / 256 //給高 8 位賦值 LO=_TH0_TL0_ % 256 //給低 8 位賦值 Timer0Init()。 流程圖與控制轉(zhuǎn)向相同，下面列出 預(yù)置步數(shù)時(shí)程序