【正文】 即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。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)用鍵盤選擇預(yù)置步數(shù)模式時，設(shè)置一個變量作為預(yù)設(shè)步數(shù)，使用鍵盤可以改變這個變量，運行時該變量作為循環(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) //等待定時器計時時間到 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) //等待定時器計時時間到 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) //等待定時器計時時間到 TF=0。 sbit CC=P1^2。 sbit e = P2^2。 //給 TH0， TL0 賦初始值 TL0 = LO } } 5）重新啟動不丟步：由于該系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，每次動作后系統(tǒng)會讀取光電編碼器返回值，當(dāng)重新啟動時會根據(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。 每次鍵盤按下進(jìn)入中斷都重置一次定時器參數(shù)，即可保證速度實時更新。 } if(j==2) { hang1=1。 if(key)== 1) //確定鍵被按下后，掃描是那個鍵被按下 { 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。 其特點有： 1） C 是中級語言。 2） 用匯編語言編寫程序效率高，占用的存儲空間小，運行速度快，因此用匯編語言能編寫出最優(yōu)化的程 序。以功能塊為單位進(jìn)行程序設(shè)計，實現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。同時 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，需將并行信號轉(zhuǎn)換成串行信號，這里采用移位寄存器 74LS165 作為轉(zhuǎn)換芯片。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)到一定的角度時，扇區(qū)中透光的碼道對應(yīng)的光敏二極管導(dǎo)通，輸出低電平 “0” ，遮光的碼道對應(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 光電編碼器是通過讀取光電編碼盤上的圖案或編碼信息來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)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運行。以 NPN+PNP 為例。 這里采用 ULN20xx 作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片。 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程。 圖 32 復(fù)位電路 VCC 通過電容 C1 濾波接地，當(dāng) S10 按下時，單片機(jī)復(fù)位端口 RST被拉高，復(fù)位有效。 X1(19 腳 )：接外部晶體的一個引腳。此腳接外部程序存儲器的 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 4個 LS 型 TTL 負(fù)載。而個人電腦中也會有為數(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。故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。平時按鍵無動作時，行線處于高電平狀態(tài)， 當(dāng)鍵被按下時 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配合起來做適當(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（簡稱 LED）是最常用的輸出顯示設(shè)備。隨著一個個脈沖的輸入，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，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)場合。 為了達(dá)到控制精度，并且作為實驗平臺需要體現(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，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，直到 B 磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 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)計一 種通用性 強(qiáng) ，可以根據(jù)要求隨時擴(kuò)展。近幾年， 國步進(jìn)電機(jī)零部件專業(yè)化生產(chǎn)水平有長足進(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)。 國步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀呈現(xiàn)如下的特點： 1） 一批具有一定規(guī)模和實力的企業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)。針對這種情況，國內(nèi)一些步進(jìn)電機(jī)主導(dǎo)企業(yè)主動出擊，通過技術(shù)引進(jìn)、國際合作和技術(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 將成為競爭的核心和焦點。 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)，且無累計誤差，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機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點，且應(yīng)用十分廣泛的一類便是步進(jìn)電動機(jī)。本文首先描述了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展應(yīng)用情況，以及常見的控制方式 。然后以單片機(jī)為主控制器設(shè)計了一整套的控制方案，以及完整的程序流程以及設(shè)計。 在生產(chǎn)過程中要求自動化、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、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進(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)在輸入脈沖信號時，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，使得步進(jìn)電機(jī)控制成本低廉，硬件簡單并可靠，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)，全國步進(jìn)電機(jī)企業(yè)約 1000 多家，由國有企業(yè)、民營企業(yè)、外資或合資企業(yè)等多種經(jīng)營成分共同組成，其中 85%以上為中小型民營企業(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，市場競爭激烈，但正在向生產(chǎn)相對集中的方向發(fā)展。國內(nèi)企業(yè)通過第一階段的 發(fā)展，無論是在企業(yè)經(jīng)營機(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爭能力提高等諸方面，都已經(jīng)形成了自身的特色，特別是在第一階段中發(fā)展而成長起來的一些行業(yè)優(yōu)勢企業(yè)，市場占有率較大，具有較高的顧客滿意度、較大規(guī)模、較強(qiáng)綜合實力及很好的品牌知名度。近年來，外資企業(yè)大量移師中國，為降低成本，都希望零部件本地化，這也大大促進(jìn) 國步進(jìn)電機(jī)零部件制造水平不斷提升。 強(qiáng)、成本低廉、開源、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 單， 完全由程序的控制方式使學(xué)生在編寫程序的過程中完全理解步進(jìn)電機(jī)的控制原理。轉(zhuǎn)子上均布 40 個小齒。；此時 A、 C 磁極下的齒又分 別與轉(zhuǎn)子齒錯開三分之一齒距。 2） 雙三拍控制方式 同時給繞組 A 、 B 通電， A 與 B 同時獲得磁性，轉(zhuǎn)子鋸齒與 A、 B 兩相中間對齊，再給 B、 C 同時通電，轉(zhuǎn)子鋸齒與 B、 C 兩相中間對齊，再給 C、 A 同理。 控制電路選擇 1） 電子電路控制系統(tǒng) 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號由脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅(qū)動電路提供，這種控制方式成本低，電路簡單，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 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 進(jìn)行清零，過一會兒再進(jìn)行一次置位就可以了。它以價廉、可靠、耐用，對電流、電壓要求低等優(yōu)點，在計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。而按鍵采用掃描識別方法： 先將行線全部置 0，當(dāng)有鍵盤按下時，該列信號被拉至低電平。 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 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1美元，最高端的型號也只有 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)百臺單片機(jī)在同時工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過 PC 機(jī)和其他計算的綜合，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 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。 PSEN???????端可以驅(qū)動 8個 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，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)部由七個硅 NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動芯片。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隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號，然后根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖進(jìn)行加 /減計數(shù)，以此達(dá)到位置檢測的目的。 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，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）均無關(guān)。 整個系統(tǒng)由單片機(jī)、顯示單元、電機(jī)驅(qū)動單元、位置檢測單元、信號轉(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。模塊化的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計、調(diào)試和維護(hù)等操作簡單化。 3） 匯編語言程序能直接管理和控制硬件設(shè)備，它能直接處理中斷。它把高級語言的基 本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實用性結(jié)合起來。另外 C 語言也具 有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器。 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現(xiàn)功能 void Timer0Init(void) //初始化定時器 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)時程序