【正文】 基于AT89C52單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。（二）加減數(shù)控制程序?qū)崿F(xiàn) 本程序的資源分配如下： R0——中間寄存器； R1——存儲速度級數(shù)；R2——存儲級步數(shù)； R3——加減速狀態(tài)指針，加速時指向35H，恒速時指向37H，減速時指向3AH； 32H~34H——存放絕對位置參數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前； 35H~36H——存放加速總步數(shù)（假設(shè)用2字節(jié)），低位在前； 37H~39H——存放恒速總步數(shù)（假設(shè)用3字節(jié)），低位在前； 3AH~3BH——存放減速總步數(shù)（假設(shè)用2字節(jié)），低位在前定時常數(shù)系列存放在以ABC為起始地址的ROM中。 位置控制（一）位置控制設(shè)計步進(jìn)電動機(jī)每走一步，步數(shù)減1，如果沒有失步的存在，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時，步數(shù)正好為0。8713屬于單極性控制，用于控制三相和四相步進(jìn)電機(jī)，可以選擇以下不同的工作方式：216。在步進(jìn)電機(jī)控制過程中，定子繞組每改變一次通電方式，稱為一拍。步進(jìn)電動機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。當(dāng)B相改為C相時，同時可使轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過的角度為空間角度，如圖C相通電所示。硬件分配法由環(huán)行分配器來實現(xiàn)，軟件分配法由程序從計算機(jī)接口直接控制輸出脈沖的速度和順序[3]。C9為加速電容，動態(tài)工作時，利用其旁路作用，使電機(jī)繞組電流上升加快，來改善電流波形的前沿，提高電機(jī)高頻性能[5]。當(dāng)減至0時，表明該速度檔步數(shù)已走完，進(jìn)入下一檔速度。電動機(jī)的單片機(jī)控制。[6]王瑾，基于DSP和CAN總線的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。本人在設(shè)計之前也閱讀了大量的相關(guān)的文獻(xiàn)資料，從中汲取了豐富的知識，借此機(jī)會向我的導(dǎo)師和這些作者表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1]許曉蜂。硬件連接如圖22所示。8713有16個引腳，各引角功能如表21所列[4] 表21 8713引腳功能 引腳功能說明1正轉(zhuǎn)脈沖輸入端1.，2腳為雙時鐘輸入端2反轉(zhuǎn)脈沖輸入端3脈沖輸入端3，4腳為單時鐘輸入端4轉(zhuǎn)向控制端：0反轉(zhuǎn)；1正轉(zhuǎn)5，6工作方式選擇：00為三（四）拍；01，10為單三（四）拍；11為六（八）拍7三/四相選擇：0三相；1四相8地9復(fù)位端。步進(jìn)電機(jī)每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進(jìn)點(diǎn)饑的步距角，從圖中可以看出三相單三拍的步距角為，而三相單、雙六拍步距角為，三相雙三拍的步距角為。步進(jìn)電動機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成，在轉(zhuǎn)子上均勻分布四個凸極，極上不裝繞組，轉(zhuǎn)子的凸極也稱為轉(zhuǎn)子的齒[1]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。為滿足驅(qū)動要求，系統(tǒng)設(shè)計了步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動電路，如圖23所示（以A相為例） 圖2—3 步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動電路 電路采用三級晶體管放大，第一級用3DG6小功率管，第二級用3DK4中功率管，第三級用3DD15大功率管。為了編程的方便，可由階梯曲線來擬合加速曲線，將升速段按照速度等間距均勻的離散為n檔，如圖33所示 。電氣控制技術(shù)。指向絕對位置低位32H INC R0 ；絕對位置加1 CJNE R0，00H，POS2 ；無進(jìn)位則轉(zhuǎn)向 POS2 INC R0 ；指向33H INC R0 ；（33H）+1 CJNE R0，00H，POS2 ；無進(jìn)位則轉(zhuǎn)向 POS2 INC R0 ；指向34H INC R0 ；（34H）+1 CJNE R0，00H，POS2 ；無越界，則轉(zhuǎn)POS2 CLR TR0 ；發(fā)生越界，停定時器（停電動機(jī)） LCALL BAOJING ；調(diào)報警子程序POS1： MOV R0，32H ；反轉(zhuǎn)。高等教育出版社，2007[2]劉亞東，李從心，王小新。 步進(jìn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制在主程序中實現(xiàn)，如果正轉(zhuǎn)，=1；如果反轉(zhuǎn)，=0。0為單三（四）拍；1為雙三（四）拍；脈沖為六（八）拍15輸出脈沖狀態(tài)監(jiān)視，與時鐘同步16電源8713脈沖分配器與單片機(jī)接口如圖22 圖22 8713脈沖分配器與單片機(jī)接口圖 本系統(tǒng)選用單時鐘輸入方式，8713的3引腳為步進(jìn)脈沖端，4引腳為轉(zhuǎn)向控制端，這兩個引腳的輸入均由單片機(jī)提供和控制，所以7腳均接高電平。二 、步進(jìn)電動機(jī)控制步進(jìn)電動機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中一種十分重要的自動化執(zhí)行元件，在工業(yè)自動化裝備，辦公自動化設(shè)備中有著廣泛的運(yùn)用，近年來，控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，有力地推動了步進(jìn)電動機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，提高了步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)動控制裝置的應(yīng)用水平。為了提高步進(jìn)電機(jī)的控制性能和精度，本文以單片機(jī)AT89C51為控制核心，實現(xiàn)了三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。第一章 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)概述及控制 一、三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成如圖11所示。過去電動機(jī)的控制多用模擬法，隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，電動機(jī)的控制也發(fā)生了深刻的變化，步進(jìn)電機(jī)常常和計算機(jī)一起組成高精度的數(shù)字控制系統(tǒng)。由于采用了脈沖分配器，單片機(jī)只需提供步進(jìn)脈沖，進(jìn)行速度控制和轉(zhuǎn)向控制，脈沖分配的工作交給脈沖分配器來自動完成。二、加減速控制（一）加減速控制設(shè)計 為滿足加減速控制要求，本系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)按照指數(shù)加減速曲線進(jìn)行控制，如圖32所示。步進(jìn)電機(jī)速度的精確控制。指向絕對位置低位32H DEC R0 ；絕對位置減1 CJNE R0，F(xiàn)FH，POS2 ；無借位則轉(zhuǎn)向 POS2 INC R0 ；指向33H DEC R0 ；（33H）1 CJNE R0，F(xiàn)FH，POS2 ；無借位則轉(zhuǎn)向 POS2 INC R0 ；指向34H DEC R0 ；（34H）1 CJNE R0，F(xiàn)FH，POS2 ；無越界，則轉(zhuǎn)POS2 CLR TR0 ；發(fā)生越界，停定時器（停電動機(jī)） LCALL BAOJING ；調(diào)報警子程序POS2：MOV R0，35H ；指向步數(shù)低位35H DEC R0 ；步數(shù)減1 CJNE R0，F(xiàn)FH，POS3 ；無借位則轉(zhuǎn)向 POS3 INC R0 ；指向36H DEC R0 ；（36H）1POS3：SETB EA ；開中斷 MOV A，35H ；檢查步數(shù)=0 ORL A，36H JNZ POS4 ；不等于0轉(zhuǎn)向POS4 CLR TR0 ；等于0。上海交通大學(xué)出版社，2001，35，（10）：15171520[3]周慶貴，黃章。實際運(yùn)行中，若步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率為fg，由式（公式31）可算出升速時間為： （32） 由于DSP是用定時器比較中斷方式來控制步進(jìn)電機(jī)速度的，電機(jī)的加減速控制實際上是不斷改變定時器周期寄存器的裝載值。二、功率放大電路 脈沖分配器8713的A、B、C三端輸出電流很小，而所用的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電流較大，每相靜態(tài)電流為3A。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子角位移與輸入脈沖的頻率成正比，通過改變脈沖頻率可以實現(xiàn)大范圍的調(diào)速；同時，步進(jìn)電機(jī)易于與計算機(jī)和其他數(shù)字元件接口，因此被應(yīng)用于各種數(shù)字控制系統(tǒng)中[2]，本設(shè)計的步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)由單片機(jī)（控制電路），脈沖分配電路、功率放大電路（驅(qū)動電路）、步進(jìn)電動機(jī)及電源系統(tǒng)組成組成。勵磁繞組分為三相，分別為A、B、C三相繞組。為了提高步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和控制精度提出基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計方法，包括系統(tǒng)硬件、軟件及加減速控制算法的設(shè)計。步進(jìn)電機(jī)的步距角可通過下式計算 （11） 式中的m為步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)，對于三相步進(jìn)電機(jī)；C為通電狀態(tài)系數(shù)，對于單拍或雙拍方式工作時；單雙拍混合方式時；為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。低電平有效10，1112，13輸出端。（二）位置控制設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)中斷服務(wù)子程序框圖，如圖31所示，每兩次中斷步進(jìn)電動機(jī)才走一步。電機(jī)及拖動