【正文】 斷豐富，已經(jīng)形成自動控制的一支力量。 方向電平信號（ DIR）：用于控 制步進電機的旋轉(zhuǎn)方向。選擇驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機可以大大的簡化驅(qū)動電路的設(shè)計，且具有多種輸出電流，多種細分運行模式，自動半電流，錯相保護等功能。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細分數(shù)等。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 電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。升降速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。 如下圖所示： 其中，曲線 3 電流最大、或電壓最高 。 失步： 電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的 步數(shù)。 θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒電機為例。甚至于通過二相電流不同的組合，使其 1/3 て變?yōu)?1/12 て， 1/24 て，這就是電機細分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。如 B 相通電， A， C 相不通電時，齒 2 應(yīng)與 B 對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過 1/3 て，此時齒 3 與 C 偏移為 1/3 て，齒 4 與 A 偏移（て 1/3 て）=2/3 て。如向左或向右以任意速度轉(zhuǎn)動任意角度，這時用戶只需要通過系統(tǒng)在計算機上的軟件界面來控制步進電機的轉(zhuǎn)動，進而調(diào)整負載的各種姿態(tài)。本文首先介紹了步進電機的基本原理、相關(guān)的技術(shù)指標及術(shù)語，并選擇 57BYG系列步進電機作為系統(tǒng)的主要驅(qū)動單元，利用單片機作為控制單元，組成了以AT89S51 單片機為核心的 二 維轉(zhuǎn)動步進電機驅(qū)動反饋系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 步進電機，單片機， C51 Planar Wheel Stepper Motor Drive Feedback System Liu Wei Electronics information engineering college， Southwest China Normal University， Chongqing 400715， China Abstract： As a drive execute unit, stepper motor is widely used in industry, civil and medical treatment felid etc. This note introduced the frndamental, correlative echnic index and term first, the 57BYG stepper motor series as a main drive unit, MCU as a control unit , made up of the planar wheel stepper motor drive feedback system which core is MCU AT89S51. This system works as this: user controls the load fallowed the stepper motor through puter software interface of the system, so user can change the value of the load they need. eg,for whatever running speed, whatever running is a important part of the system, which doesn39。 0、 1/3 て、 2/3 て ,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即 A 與齒 1 相對齊， B 與齒 2 向右錯開 1/3 て， C 與齒 3 向右錯開 2/3て， A39。而方向由導(dǎo)電順序決定。 步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語 相數(shù)：產(chǎn)生不同對極 N、 S 磁場的激磁線圈對數(shù)。 步進電機動態(tài)指標及術(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。 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)。 步進電機升降速設(shè)計 步進電機速度控制是靠輸入的脈沖信號的變化來改變的，從理論上說，只需給驅(qū)動器脈沖信號即可，每給驅(qū)動器一個脈沖（ CP），步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角（細分時為一個細分步距角）但是實際上，如果脈沖 CP 信號變化太快，步進電機由于慣性將跟隨不上電信號的變化 ,這時會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象，所以步進電機在啟動時，必須有升速過程 ,在停止時必時有降速過程。 最大頻率 指數(shù)曲線公式： f=f0(1et/t0) 突跳頻率 不同的升速指曲線 升速曲線示意圖 步進電機的選型 步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。 功率放大 功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。 57BYG 系列步進電機及驅(qū)動器 這次選用的是北京和利時電機技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 57 系列兩相混合式步進電動機，具體型號為 57BYG250EBAFRML0302。 步進脈沖信號（ CP）： 用于控制步進電機的位置和速度，也就是說：驅(qū)動器每接受一個 CP 脈沖就驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角 (細分時為一個細分步距角 )， CP 脈沖的頻率改變則同時使步進電機的轉(zhuǎn)速改變，控制 CP 脈沖的個數(shù)，則可以使步進電機精確定位。 單片機 單片機概述 單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個基本部分組成的。 工作電壓 到 。硬件看門狗定時器。 下面就是這次制作的下載線的電路原理圖： 下面是編程軟件的界面： 硬件原理圖 系統(tǒng)主要部分的電路圖如下： 電路的主要部分是步進電機的控制器 AT89S51 單片機，它的作用有兩方面：一個是產(chǎn)生步進脈沖信號，方向和脫機等信號；另一方面是通過自身的串口（ 10腳 RXD， 11 腳 TXD）與計算機的串口相連接，接收來自計算 機的命令，并把其他的信息傳送給計算機。根據(jù)步進電機控制系統(tǒng)所要完成的功能，軟件程序主要有 RS232 通訊模塊，步進電機驅(qū)動模塊等部分組成。 Cx51 具有 C 編程的彈性和高效的代碼和匯編語言的速度。 C51 編譯器與 A51 宏匯編由 μVision2編輯的源文件，可以被 C51 編譯器或者 A51 匯編 器處理，生成可重定位的 Object 文件?？梢允褂?μVision2創(chuàng)建源文件，并組成應(yīng)用工程加以管理。 unsigned char Send[10]。 SCON=0X50。 InitUART()。 ReceiveIndex++。它們的作用及要求已經(jīng)在前面敘述過，這里不再復(fù)述。 if(dir==0) MOTORDIR = 0。 delay(speed)。 TL1 = 0XFD。步進電機的驅(qū)動器功能豐富，根據(jù)不同場合精度的需要可以選擇多種細分方式，如四細分，八細分，六十四細分。感謝公司的唐遵烈工程師對我在設(shè)計過程中給予的真誠幫助和指導(dǎo)?！痭SP?不僅可以進行加、減等基本算術(shù)運算和邏輯運算，還可以完成用于數(shù)字信號處理的乘法運算和內(nèi)積運算。 3． 2． 2 下載電路設(shè)計 61 板的下載程序是通過 EZPROBE 或在線調(diào)試器（ PROBE） 實現(xiàn)的，用它可以代替在單片機應(yīng)用項目的開發(fā)過程中常用的兩種工具 硬件在線仿真器和程序?qū)憻鳌］斎攵丝谪撠?zé)從外界接收檢測信號、鍵盤信號等各種開關(guān)量信號。 UART 模塊提供了一個全雙工標準接口，用于完成 SPCE061A 與外設(shè)之間的串行通訊。IOB7接收管腳 Rx接 MAX232的 12引腳 ， IOB10發(fā)送管腳 Tx 接 MAX232的 11引腳。 語音撥報電路的設(shè)計 凌陽的 SPCE061A是 16位單片機，具有 DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到 49M，具備運算速度高的優(yōu)勢等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識提供了條件。一方面，它會作為定時器中斷信號傳輸給 CPU中斷系統(tǒng)；另一方面，它又會作為 4位計數(shù)器計數(shù)的時鐘源信號，輸出一個具有4位可調(diào)的脈寬調(diào)制占空比輸出信號 APWMO或 BPWMO(分別從 IOB8 和 IOB9輸出 )，用來控制馬達或其它一些設(shè)備的速度。例如，如果時鐘源 A為“ 1”， TimerA 時鐘頻率將取決于時鐘源 B；如果時鐘源 A為“ 0”，將停止 TimerA 的計數(shù)。 3． 3． 2 RS232 簡介 串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。 3． 3． 3 本系統(tǒng)方案 RS232 規(guī)定的邏輯電平與一般的處理器、單片機的電平不同，在實際應(yīng)用時，必須把微處理器的信號電平（ TTL電平）轉(zhuǎn)換為 RS232 電平，轉(zhuǎn)換是由專用的芯片完成的。若 IN 腳輸入高電平，對應(yīng)的 OUT 腳接地； IN 腳輸入低電平，對應(yīng)的 OUT 腳截止輸出。通過七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字，字母以及其他符號。 LG5641AH元件圖如下 。 D_DP 是第 4 位數(shù)碼管后時鐘冒號的位信號控制端。 DIG 接口詳見圖 318。數(shù)碼管 L1～L6采用共陰極設(shè)計共陰極即位信號用 DIG 接口中的 DIG～ DIG6 控制，陽極即段信號由 SEG 接口的 A～ G、 DP控制。 PC 機程序部分主要包括主程序、 VB 繪圖模塊；從機程序部分包括串口通信， LED 顯示部分， D/A 轉(zhuǎn)換，按鍵控制。 程序?qū)ο到y(tǒng)初始化之后選擇繪圖狀態(tài) ,則進入設(shè)定波形界面，用戶可以 輸入所需的相位和幅值，還可以進行波形選擇。我們在串口測試中設(shè)置為“ 2400， e， 8， 1”表示傳輸頻率為 2400b/s，偶校驗， 8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。清除發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。 圖 43 Form4 窗口 在此窗口中用。設(shè)置緩沖區(qū)接收數(shù)據(jù)為 40 字節(jié)。把端口屬性設(shè)置為 True 打開端口，把端口屬性設(shè)置為False 關(guān)閉端口。 整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案如圖 41 啟 動 繪 圖 輸入相位和幅值 波形選擇 開中斷 調(diào)波形發(fā)生子程序 波形轉(zhuǎn)換 圖 41系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案 4． 2 模塊設(shè)計 4． 2． 1 PC 的通信模塊 在 PC 的通信模塊設(shè)計上 ,VB 是十分優(yōu)秀的可視化開發(fā)環(huán)境 ，其中提供了MSComm 通信控件。 LED 顯示是在數(shù)碼管中顯示信息及參數(shù)；按鍵控制是定義各按鍵功能，由用戶通 過按鍵選擇需要輸出何種波形。 3． 4． 2 設(shè)計接口電路 硬件連接是： IOA 低 8 位接至 SEG 接口控制 數(shù)碼管的段選碼 ， IOA 高 8 位連接到 LED 鍵盤模組的 1*8KEY 接口管腳上，讀取相應(yīng)按鍵值， 1*8key 中 ROW1 與GND 相連， IOB0～ IOB5 連至 DIG1～ DIG6控制位選碼， IOB6連至 DIG7通過 ULN2021A 控制 8個 LED 的共陰極電平狀態(tài)?？刂菩盘枮楦哂行?。見。段信號高有效，位信號低有效。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平的則不亮。輸入信號高有效。他的最主要特點是單一 +5V供電，不需要對稱的雙向供電。 RS323C 標準是美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL 等公司一起開發(fā)的 1969 年公布的通 信協(xié)議。 3． 3 串行通訊模塊設(shè)計 3． 3． 1 串、并行傳輸比較 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：計算機的數(shù)據(jù)傳送共有兩種方式：并行數(shù)據(jù)傳送和串行數(shù)據(jù)傳送。 表 32時鐘源信號 向定時器的 P_TimerA_Data(讀 /寫 )($700AH)單元或 P_TimerB_Data(讀 /寫 )($700CH)單元寫入一個計數(shù)值 N后，選擇一個合適的時鐘源，定時器 /計數(shù)器將在所選的時鐘頻率下開始以遞增方式計數(shù) N， N+1， N+2，? 0xFFFE， 0xFFFF。凌陽 SPCE061A單片機自帶雙通道 DAC音頻輸出， DAC DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過 AUD1和 AUD2管腳輸出， DAC輸出為電流型輸出，經(jīng) LM396音頻放大，即可驅(qū)動喇叭放音，放大電路如圖 6(只列出了 DAC1,DAC2類似 )。 3． 2． 4 DAC 方式音頻輸出 SPCE061A 為音頻輸出提供兩個 DAC 通道， DAC1 和 DAC2 輸出的模擬電流信號通過 DAC1 和 DAC2 管腳 輸出。也就是說