【正文】 NN圖 53 總程序框圖西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）24Error! No text of specified style in document.256 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 測量轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速比較 安裝 版仿真軟件 版軟件，在 Proteus 中編輯仿真界面，在 Keil 中編寫程序，在 Proteus 仿真界面中的 AT89C51 中導(dǎo)入 Keil 生成的 hes文件，在 Proteus 中點(diǎn)擊開始運(yùn)行，通過按鍵啟動(dòng)仿真，通過兩個(gè)按鍵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，測試不同轉(zhuǎn)速下實(shí)際值與測量值的差距，反復(fù)測試 N 次，得到比較理想的結(jié)果。PID 算法是將描述連續(xù)過程的微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程，然后，根據(jù)差分方程編制計(jì)算程序來進(jìn)行控制計(jì)算的。采用液晶顯示器件，顯示比采用數(shù)碼管的電路結(jié)構(gòu)要簡單，電路的連線比較少，且液晶顯示平穩(wěn)、省電、美觀，更容易實(shí)現(xiàn)題目要求的顯示狀態(tài)，對后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù)，采用LM016 兩行帶中文字庫顯示，能同時(shí)顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速。采用獨(dú)立式鍵盤接口技術(shù)，該接法結(jié)構(gòu)相對簡單，但占用資源多,通常用在按鍵數(shù)量較少的場合。 該電路為固定斬波頻率的 PWM 恒流斬波驅(qū)動(dòng)方式，適用四相雙極性步進(jìn)電機(jī)，最高電壓 46V，每相電流可達(dá) 2A。Error! No text of specified style in document.17 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式選擇步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般有兩種方法，一種是通過 CPU 直接來驅(qū)動(dòng)，這種方法一般不宜采用，因?yàn)?CPU 的輸出電流脈沖是特別小的它不能足以讓步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；別一種是通過 CPU 來間接驅(qū)動(dòng)，就是把從 CPU 輸出的信號進(jìn)行放大，然后直接驅(qū)動(dòng)或是再通過控制驅(qū)動(dòng)器接來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，這種方法比較安全可靠。啟動(dòng)仿真模型，選擇按鍵 START，模型開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過V+V改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，最后選擇按鍵 STOP 停止仿真。1602 液晶屏顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)速。L298 可驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)， OUT1，OUT2 和OUT3， OUT4 之間可分別接電動(dòng)機(jī)。使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；并可以直接用單片機(jī)的 I/O 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便 [24]。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。（10）P2 口（ 2128）：準(zhǔn)雙向 I/0 口 [18]。（2）VSS（20）：接地，也就是 GND。西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）10（4）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速情況下仍能保證獲得很大的轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。圖 23 加速曲線離散化本程序的參數(shù)除了有速度級數(shù) N 和級步數(shù) NC 以外，還有以下參數(shù) 。因此，用步數(shù)等于 0 來判斷是否移動(dòng)到目標(biāo)位，作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行的信號 [14]。通常我們把通電換相這一過程稱為脈沖分配。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(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。就是 A，齒 5 就是齒 1）下面是定子和轉(zhuǎn)子的展開圖： 圖 21 定子和轉(zhuǎn)子的展開圖Error! No text of specified style in document.7 步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn) 如 A 相通電，B，C 相不通電時(shí)，由于磁場作用，齒 1 與 A 對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。、三相的為 176。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如 86BYG250A 型電機(jī)給出的值為 176。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格很多，現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM ）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB ）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。在電機(jī)控制中要用到鍵盤和顯示器作為人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。因此它已經(jīng)被廣泛地用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。現(xiàn)代控制技術(shù)中普遍采用的方式為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單成本低但其精度不是太高；閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)高精度的控制，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜投入成本高。由于旋轉(zhuǎn)電勢基本上與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電勢越大，繞組電流越小，從而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。國外雖然有通用的各種類型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，但大都存在價(jià)格昂貴，與我國的系統(tǒng)連接不匹配等問題。使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)達(dá)到了一個(gè)新的水平?？煽毓桦m然觸發(fā)簡單，但關(guān)斷困難，總的來說線路較復(fù)雜、易形成誤觸發(fā)、可靠性也差；且不便于調(diào)試和維護(hù)、抗干擾能力不好。在國外，特別是工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)早已規(guī)?；a(chǎn)，我國與之相比還有相當(dāng)大的差距。具有分辨率高，控制功率小等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)種類，至今沒發(fā)現(xiàn)更合適取代它的產(chǎn)品。用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)，具有成本低，控制簡單，容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘要III注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。它的位移與輸入脈沖信號相對應(yīng)，步矩誤差不長期積累，不需用電刷，電機(jī)本體部件少，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。其綜合了該兩類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，因而性能更好。經(jīng)過五十年的發(fā)展，目前發(fā)展趨于平緩，與國外相比，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還占大量比例，只是隨著近年來大批進(jìn)口設(shè)備大量涌入我國，而這些設(shè)備大多數(shù)采用了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)才為人們所熟悉。最初使用的末級功放元件是可控硅。如 F/V 變換器 (LM2917)， V/W 變換器(SG3525，TL494)，微步控制與功率器件集成在一起的芯片(A3955SB)等，更使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研制上了一個(gè)新臺(tái)階，使其性能指標(biāo)有了顯著的提高。眾所周知，國內(nèi)對這方面的研究一直很活躍，但是可供選用的高性能的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器卻很少，而且國內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器方面基本都存在著體積大、外形尺寸不規(guī)則、性能指標(biāo)不穩(wěn)定及遠(yuǎn)沒有達(dá)到系列化等問題，這就給驅(qū)動(dòng)器的選用和安裝帶來了極大的不便，另外，隨著國內(nèi)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，更精度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)也得到很大的發(fā)展。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各相繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢，這些電勢的大小和方向?qū)@組電流產(chǎn)生很大的影響。在機(jī)電一體化中，步進(jìn)電機(jī)是最常用的一種執(zhí)行電機(jī)，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)械中的角度、位移的數(shù)字化控制，從而使機(jī)械控制的精度大大提高。 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制優(yōu)點(diǎn)控制系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)的控制通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來完成。微處理器具有很強(qiáng)的邏輯功能、運(yùn)算速度快、精度高、有大量的存儲(chǔ)單元，因此有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差的特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制 [5]。 電機(jī)固有步進(jìn)角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。/176。 與齒 5 相對齊，（A39。往往采用 AABBBC－CCAA 這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步 1/3 て改變?yōu)?1/6 て。 換相順序的控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格按照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。 對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)位置控制的一般作法是：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步，步數(shù)減 1，如果沒有失步存在，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，步數(shù)正好減到 0。為了簡化，減速也采用與加速時(shí)相同的方法，只不過其過程是加速時(shí)的逆過程。（3）步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。 單片機(jī)的引腳功能（1）VCC（ 40）：電源+5V。（9）P1 口（ 18）：準(zhǔn)雙向通用 I/0 口。（2）芯片擦除：　　整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。鍵盤做為外設(shè)，進(jìn)行功能的選擇，啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)速減少，停止等操作。 42 圖所示模鍵盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊298N 芯片單片機(jī)AT89S51 P2 P0 1602 液晶顯示器步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度檢測反饋西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）16型處于運(yùn)行狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)采用第二種方式改變頻率，進(jìn)而來控制速度的方法來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用 L298 芯片可方便的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，并結(jié)合單片機(jī)進(jìn)行控制，即可以實(shí)現(xiàn)用相對便宜的價(jià)格組成一個(gè)性能不錯(cuò)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。矩陣式接口方式結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，占用資源較少，通常用在按鍵較多的時(shí)候使用。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)于液晶顯示器相結(jié)合，來顯示所需數(shù)據(jù)。圖 51 為單片機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。ne1?2n ny?綜合以上分析，我們采用增量式PID算法。合理地運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)模塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達(dá)到預(yù)想的西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）26效果，因?yàn)閷?shí)際參數(shù)無法與設(shè)計(jì)精確匹配，因此做到精益求精，盡量達(dá)到指標(biāo)要求。Error! No text of specified style in document.27總結(jié)本次用單片機(jī)設(shè)計(jì)的基于 Proteus 的步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制仿真終于完成了，在本次設(shè)計(jì)中,從了解元件,軟件設(shè)計(jì),仿真搭建,到論文的編寫都是先查閱了大量資料,后確定,再經(jīng)老師指導(dǎo),最后經(jīng)過多天的不斷努力才完成的。畢業(yè)論文的完成也就意味著我們即將畢業(yè)，踏上社會(huì)或者接受新的教育，首先該感謝的是我的爸媽以及家人，是他們給與我無私的幫助，他們不斷地付出卻從沒想過回報(bào)，他們是我的避風(fēng)港；其次感謝我的指導(dǎo)老師金印斌老師，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。51 系列單片機(jī)及 C51 程序設(shè)計(jì)[M]。1993:3436[8] 胡漢才。北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2022:1213[12] 何立民。北京： 電子工業(yè)出版社，1990:36[16] 楊輝媛，楊紅海，譚偉杰。單片微機(jī)原理與接口技術(shù). 北京： 冶金工業(yè)出版社， 1991:6974[20] 李炳操，單片機(jī)接口技術(shù)及其在工業(yè)控制中的應(yīng)用。uchar code LEDData[]=0123456789。 sbit SB2 =P2^5。/***************************************************** 延時(shí) 1ms 程序*****************************************************/ void delay0(int t){int w。 {j++。 {m++。delay0(5)。delay0(5)。西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）40 }}/****************************************************** 中斷 0 服務(wù)程序*******************************************************/void interrupt0() interrupt 1 using 2{c++。 f=0。 }}/************************************************************** 內(nèi)部資源初始化*******************************************************************/vo