【正文】 ） — 1）→ R1 正反轉(zhuǎn)子程序 Y N 開始 （ R1）是否為25H （（ R1） +1）→ R1 正反轉(zhuǎn)子程序 第 30 頁 共 43 頁 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測 程序編譯時的錯誤與解決方法 把編好的程序（包括正反轉(zhuǎn)程序、停止程序、顯示程序等）合理安排好結(jié)合到一起進行編譯 。 圖 42 查鍵部分流程圖 前進 部分 系統(tǒng)初始化之后， 前進子程序 R0 用于給 P2 口送不同的值，根據(jù)電機轉(zhuǎn)動的相序，使電機 正向 轉(zhuǎn)動， P2 口的值分別為 01H， 03H， 02H， 06H， 04H， 0CH， 08H，09H。 圖 36 狀態(tài)指示部分電路 時鐘部分 時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘頻率來提高 CPU 的速度，本次設(shè)計采用的晶振為 12MHz。 分別 如圖 3圖 33 所示。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 I/O口引腳： 第 20 頁 共 43 頁 a： P0口，雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用； b： P1口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口； c： P2口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口，與地址總線（高 8位）復(fù)用； d： P3口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口，雙功能復(fù)用口。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P1口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 可編程串行通道 與 MCS51 兼容 不用紫外線擦除，提高了編程效率。本設(shè)計是設(shè)計一款最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配 置的系統(tǒng)。 單片機原理 單片機原理 概述 單片機（ singlechip microputer）是把微型計算機主要部分都集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機。在 t=0 時刻，電壓 V 施加到該電路上時，電路中的電流變化規(guī)律為 : I(t)=V(1eRt/L)/R 通電瞬間繞組電流上升速率為 : di(0)/dt=V/t 經(jīng)過一段時間，電流達到最大值 : Imax=V/R L/R 定義為該電路的時間常數(shù)，是電路中的電流達到最大電流 Imax的 63%所需要的時間?？刂齐娐份敵龅男盘柟β屎艿?，不能提供步進電機所需的輸出功率，必須進行功率放大，這就是步進電機驅(qū)動器的功率驅(qū)動部分。n/60 P=2πnM/60 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 靜力矩的選擇 步進 電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度而五相步進角一般為 度。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 步進電機的工作原理 步進電機的工作就是步進轉(zhuǎn)動，其功用是將脈沖電信號變換為相應(yīng)的角位移或是直線位移，就是給一個脈沖信號，電動機轉(zhuǎn)動一個角度或是前進一步。 當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。 （二） 步 進電機動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語： 步距角精度： 步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。 步進電機的基本參數(shù)： （一） 步進電機的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語 相數(shù)：產(chǎn)生不同對 N、 S磁場的激磁線圈對數(shù)。另外通過單片機實現(xiàn)它的正反轉(zhuǎn)， 步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 總的來說，步進電機是一種簡易的開環(huán)控制，對運用者的要求低，不適合在大功率的場第 7 頁 共 43 頁 合使用。 隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電動機的需求量與日俱增， 研制步進電機驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)具有 十分 重要的意義。 隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電動機的需求量與日俱增， 研制步進電機驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)具有 十分 重要的意義。 21 系統(tǒng)開發(fā)軟硬件環(huán)境 20 時鐘部分 4 步進電機 的工作原理 Pulsewidth modulated。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 。10 單片機原理 13 第 3 章 系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu) 17 電源部分 22 前進部分 25 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測 26 第 4 頁 共 43 頁 程序編譯時的錯誤與解決方法 29 附 錄 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。 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。當(dāng)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。 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(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。 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 9 頁 共 43 頁 矩。 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(fù)載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 步進電機外表允許的最高溫度。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）。 第 11 頁 共 43 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 。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。 步距角的選擇 電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。 電流的選擇 第 13 頁 共 43 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） ?？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)。繞組線圈的電阻是電機溫升和電能損耗的主要因素。 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。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。PROM 電可編閃速存儲器。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。32 可編程 I/O線 當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。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。 圖 31 系統(tǒng)整圖 第 22 頁 共 43 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。 如圖 35。 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。 流程圖如圖 45 所示。 電路板焊接好以后，首先要檢查一 下電路設(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。 弄清了相序，把電路板重新布線，焊接好，結(jié)果電機能夠正常轉(zhuǎn)動了。 Twophase, fourphase hybrid step angle is degrees more than a small size, great distance, and low noise。 步進電機在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。用萬用表仔細檢查了每根線，發(fā)現(xiàn)了 原因，電路板存在虛焊的現(xiàn)象。流程圖如圖 46所示。 如圖 42所示。如圖 36。 其中 12V 電壓給步進電機供電， 5V 電壓則給單片機供電。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗 時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。5 個中斷源 主要特性： PROM 中的程序被非法復(fù)制。 圖 26 單片機的應(yīng)用系統(tǒng) 單片機應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置的狀況，可以分為最小應(yīng)用系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)、典型應(yīng)用系統(tǒng)。或者在電路中串聯(lián)電阻，使 L/R 減少 。圖 23 表明了一個電感一電阻電路的電氣特性。步進電機驅(qū)動器一旦接收到來自控制器的方向信號和步進脈沖，控制電路就按預(yù)先設(shè)定的電機 通電方式產(chǎn)生步進電機各相勵磁繞組導(dǎo)通或截止信號。M Ω=2π目前市場上步進電機的步距角一般有 度 / 度（五相電機）、 度 / 度（二、四相電機）、 度 /3 度 （三相電機）等。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。而 0、 3號齒和 A、 B相繞組產(chǎn)生錯齒， 5號齒就和 A、 D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。伴隨著不同數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會 在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。 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)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。 本次畢業(yè)設(shè)計采用的是步距角為 度的四相八拍永磁式步進 電機。 本次畢業(yè)設(shè)計就是通過改變脈沖頻率來調(diào)節(jié)步進電機的速度的，并且通過數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)速的級別。 國內(nèi)過去是用