【正文】 PID()。039。S39。E39。S39。E39。 write_(0x04)。 d=0。 } if(2e1e2) { t=3*e15*e2+2*e3。P0=。 while(start==0)。 sbit SB1 =P2^4。1996:99103[19] 孫和平。微機原理與接口技術(shù).。在這里也衷心地感謝他們！ 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）30Error! No text of specified style in document.31參考文獻[1] 王建校，楊建國，寧改娣。老師交給我的設(shè)計任務(wù)——步進電機的單片機控制，剛開始遇到困難是意料中的事，但經(jīng)過老師的細心指導(dǎo)及自己的努力慢慢的我克服掉了困難，在規(guī)定時間內(nèi)完成了此設(shè)計；我個人認為我的困難主要來自于自己的專業(yè)知識不夠具體全面，雖然經(jīng)翻閱資料知識點能夠整合完成，但我想多掌握一些此種性質(zhì)的專業(yè)知識無疑對我們應(yīng)屆畢業(yè)生以后的發(fā)展是有利的，所以我會好好利用這次設(shè)計機會來充實自己，爭取早一天讓自己“成熟”起來。由公式（54 ）可得： 1222 00[()]nnnpkdi eykeTy???????公式（54 ）用（54 ）式減去（56 ）式，可得增量式PID的算式：1 12[()*()]dnpnnnniTykeee??????公式（55 ）其中， 1nny?為了編寫程序方便，將(55)式改寫成下列形式 12**nnnyAeBCe?????公式（56 ）式中： ， ，(1)dpiTAk??(2)dpTk?dpTk?從增量式PID的算式中可知，只要知道了現(xiàn)時以前的三次采樣周期內(nèi)的偏Error! No text of specified style in document.23差信號 ， ， 即可計算出本次采樣周期內(nèi)的控制變量y的增量 。為了方便知道電機的運行狀態(tài)和轉(zhuǎn)速的多少，設(shè)計了電機轉(zhuǎn)速和電機的工作狀態(tài)的顯示電路。此次設(shè)計采用了、L298 芯片驅(qū)動電機。是以單片機為核心，L298 為驅(qū)動，1602 作為顯示，按鍵作為輸入所搭建的仿真模型。輸出電流可達 2．5 A，可驅(qū)動電感性負載。輸入至其內(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 [20]。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 AT89S51 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 [17]。因此，速度每升一級，步進電動機都要在該速度級上走 NC 步（其中 N 為該速度級數(shù)）。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進行放大，以達到驅(qū)動步進電機的目的 [11]。 步進電機結(jié)構(gòu) 電機轉(zhuǎn)子均勻分布著 40 個小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開 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。 步進電機的一些基本參數(shù) 電機的拍數(shù)完成一個磁場周期性變化所需脈沖用 n 表示或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)以四相電機為例，四相四拍運行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍運西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）6行方式即 AABBBCCCDDDAA?？刂凭雀摺@個問題的解決辦法，除了改善負載特性及附加機械阻尼外，還可以在驅(qū)動電源方面加以改善，如引入電磁阻尼、采用細分驅(qū)動等辦法來解決。這就要求不斷研制出高性能高可靠性高集成化低價位的驅(qū)動器和低成本的單片機控制滿足需求。步進電動機的使用性能與它的驅(qū)動電路有密切的關(guān)系，隨著電力電子技術(shù)西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）2及微電子技術(shù)及其器件的發(fā)展，驅(qū)動器的面貌不斷改變。既有反應(yīng)式步進電動機基于氣隙磁導(dǎo)變化的特征，又有軸向恒定磁場的永磁式步進電動機的特征。步進電動機有多種不同的結(jié)構(gòu)。齒數(shù)也不同，使得產(chǎn)品規(guī)格品種繁多，生產(chǎn)格局復(fù)雜化，對用戶選擇不利。首先，精確的分析和設(shè)計，模型的建立和完善，是一項重要的基礎(chǔ)研究，至今還有很多工作要做，它可以為各類問題的深入分析提供基礎(chǔ)，為優(yōu)化設(shè)計指出方向。/176。步進電機的控制部分以單片機為主的微處理器控制具有如下優(yōu)點：適應(yīng)性。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。/176。 步進電動機的控制原理 由于步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生（論文）8能直接接到交直流電源上，而必須使用專用設(shè)備—步進電機控制驅(qū)動器，控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列。由圖可見，離散后速度并不是一直上升的，而是每升一級都要在該級上保持一段時間，因此實際加速軌跡呈階梯狀。Error! No text of specified style in document.113 主要芯片介紹 89S5l 單片機簡介本次設(shè)計以 CPU 選用 89S5l 作為步進電機的控制芯片．89S51 的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫數(shù)達幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容 MCS5l 系列單片機的所有功能。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的 IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。調(diào)用 PID 程序，通過改變脈沖周期調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。 表 41 按鍵功能表S1 啟動S2 速度增加/定位加S3 速度減少/定位減S4 停止 顯示電路在此次步進電機的控制中，要求顯示電以加速、減速。因為采樣周期T，積分常數(shù) 和微*paikT?*pdb iT分常數(shù) 選定后皆為常數(shù)，因此 及 必為常。用單片機控制步進電機時。這些都是我不斷前進的動力，必將對我今后的學(xué)習(xí)和生活受益匪淺，我將終生學(xué)習(xí)和銘記。上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2022:913[10] 盧京潮。電氣自動化，2022[18] 張毅剛等。 sbit SA1 =P2^2。w0。 {m。 e2=TX[3]TX[2]。}else {e=0。 rw=0。E39。/39。E39。/39。 write_data(LEDData[(m+1)%10])。 }while(jamp。 speeddisplay()。 write_data(LEDData[m%100/10])。 write_data(39。D39。 write_data(39。D39。 write_data(39。 TL0=(65536(1250t))%256。 uint f。delay0(5)。 } } if(stop==0) {delay0(10)。 sbit rw =P3^1。 Electrical Engineering Magazine, 2022, 21 (12) : 2022.[22] WANG Y L. High and low voltage exchange for stepper motor drive [ J ]. Mechanical amp。北京航天航空大學(xué)出版，2022:1920[13] 何立民。北京：高等教育出版社， 2022[3] 申忠如， 郭福田，丁暉 .。 在本次設(shè)計研究和撰寫論文的過程中，我查閱了許多文獻資料，從中學(xué)到了很多有關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和程序調(diào)試方面等的知識。經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)記錄顯示，測量轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差不是很大，多次不同測量數(shù)據(jù)最大偏差滿足本設(shè)計的精度要求，表 61 和表 62 是不同時間的測量值和設(shè)定值的比較。如圖 44。采用此設(shè)計的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，, 可靠性高和占空間少。圖 42 系統(tǒng)仿真圖 步進電動機的控制方式選擇 步進電機控制是一個比較精確的控制，步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)具有成本低、簡單、控制方便等優(yōu)點，在采用單片機的步進電機開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的 CP脈沖的頻率或者換向周期實際上就是控制步進電機的運行速度。圖 35 是 L298N 功能邏輯圖,圖 36 是L298N 的引腳圖 [25]。 此外，AT89S51 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。（3）XTL1（ 19）和 XTL2（18）：振蕩電路。（1）加速過程的總步數(shù)電動機在升速過程中每走一步，加速總步數(shù)就減 1，直到減為 0，加速過程結(jié)束，進入恒速過程。例如：混合式步進電機的工作方式，起各相通電順序為 ABCD，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C,D 相地通斷，這就是所謂脈沖環(huán)形分配器 [12]。 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。/176。單片機體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，指令功能強，運行速度快，可靠性高及靈活性好開發(fā)也較為容易，國內(nèi)近些年來已將其廣泛應(yīng)用 [4]。步進電機的出現(xiàn)解決了這一技術(shù)難題，它使得開環(huán)控制的精度和速度大大提高，由它組成的步進式伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化機械生產(chǎn)過程。步進電動機不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅(qū)動器；在驅(qū)動電源的設(shè)計方面目前采用更多的是由單片機提供脈沖驅(qū)動信號。但隨著大功率晶體管的發(fā)展目前一般不再采用末級功放元件來驅(qū)動控制步進電動機。缺點是帶慣性負載能力差，低頻振蕩現(xiàn)象嚴重，高頻運行時輸出轉(zhuǎn)矩下降。用步進電機作為驅(qū)動裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)，具有成本低，控制簡單，容易維護等優(yōu)點。在國外，特別是工業(yè)比較發(fā)達的國家，步進電動機及其驅(qū)動技術(shù)早已規(guī)?；a(chǎn)，我國與之相比還有相當大的差距。使步進電動機的控制系統(tǒng)達到了一個新的水平。由于旋轉(zhuǎn)電勢基本上與電動機轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電勢越大，繞組電流越小，從而使電機輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。因此它已經(jīng)被廣泛地用于自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。 步進電動機分類步進電機的品種規(guī)格很多，現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM ）、混合式步進電機（HB ）和單相式步進電機等。、三相的為 176。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)。因此，用步數(shù)等于 0 來判斷是否移動到目標位，作為步進電動機停止運行的信號 [14]。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)動負載。（10）P2 口（ 2128）：準雙向 I/0 口 [18]。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，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的 I/O 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便 [24]。1602 液晶屏顯示實際轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)速。Error! No text of specified style in document.17 步進電動機的驅(qū)動方式選擇步進電機的驅(qū)動一般有兩種方法，一種是通過 CPU 直接來驅(qū)動，這種方法一般不宜采用，因為 CPU 的輸出電流脈沖是特別小的它不能足以讓步進電機的轉(zhuǎn)動；別一種是通過 CPU 來間接驅(qū)動，就是把從 CPU 輸出的信號進行放大，然后直接驅(qū)動或是再通過控制驅(qū)動器接來驅(qū)動步進電機，這種方法比較安全可靠。采用獨立式鍵盤接口技術(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。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)差分方程編制計算程序來進行控制計算的。本次設(shè)計綜合運用了各類元器件，同時查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。單片機原理及其接口技術(shù)[M] ?；?AT89S51 單片機步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計[M]。uchar TX[6]={0,}。 for(。 a++。en=0。} d++。 ET0=1。P39。R39。P39。R39。(m950)) {write_(0x80+0x48)。 flag=0。 write_(0x04)。