【正文】 第 714 腳： D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 29 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 (1)線段的顯示 點陣圖形式液晶由 M N 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64行，每行有 128 列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 16 8=128 個點組成，屏上 64 16 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。 [17] 27 圖 AT89C51 最小系統(tǒng)電路 采用的是 AT89C51 芯片，它內部自帶 4K 的 FLASH 程序存儲器，一般情況下，這 4K的存儲空間足夠我們使用，所以我們將 AT89C51芯片的第 31 腳固定接高電平（ PCB 畫板時已經(jīng)接死），所以我們只用芯片內部的 4K 程序存儲器。 1 EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。鍵盤作為一個外部中斷源，設置了步進電機正轉、反轉、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示轉速度狀態(tài)。 由于單片機的強大功能，還可設計大量的外圍電路，鍵盤作為 20 一個外部中斷源，和單片機端口連接，設置了步進電機正轉、反轉、檔次 、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉、反轉速度等狀態(tài)。因此，常把單片機步進電機控制電路稱之為可編程步進電機控制驅動器?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的 。由于能夠開環(huán)運行以及控制系統(tǒng)比較簡單，因此這種電機在工業(yè)領域中得到廣泛應用。在小步距情況下，通常可以在超低速下高轉矩穩(wěn)定運行，通?？梢圆唤?jīng)減速器直接驅動負載； 速度可在相當寬范圍內平滑調節(jié)。 提高了電機的分辨率 由于減小了步距角、提高了步距的均勻度， ‘ 提高電機的分辨率 ’ 是不言而喻的。 驅動器工作在半步狀態(tài) 176。在導通前沿用高電壓供電來提高電流的前沿上升率，而在前沿過后用低電壓來維持繞組的電流。 60 年代受蘇聯(lián)的影響，主要以三相磁阻式步進電機為主。 [3] 圖 13 基于單片機控制步進電機系統(tǒng)圖 單片機系統(tǒng) 驅動電路 步進電機 機械裝置 外圍電路 控制版面 輸入\輸出 驅動電路 步進電機 負載 4 采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結合的控制方法。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉子的位置和速度，然后通過反饋和適當?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進電機每一步響應控制信號的命令，從而只要控制策 2 略正確電機不可能輕易失步。為了得到性能優(yōu)良的控制結果，出現(xiàn)了很多步進電機控制系統(tǒng)，其中采用單片機作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應用。 [1] 此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。 [2] 采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用 PLC 中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅動器，降低硬件成本。混合式 步進電機則具備了反 應式步進電 機和永磁式步進電機的優(yōu)點，成為工業(yè)自動化等性能要求較高應用場合的主流，它剛開始和反應式步進電機一同發(fā)展起來，后來逐步用于替代反應式步進電機。但是由于串入電阻后，功耗加大，整個功率驅動電路的效率較低，僅適合于驅動小功率步進電機。、整步工作時為 176。 [10] 細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生的，與電機無關。電機的運行角度只和每次所給予的脈沖信號強度有關，而電機的運行速度也只和脈沖信號的頻率有直接關系?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應式相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。如圖 31 所示 : 圖 31 運動控制系統(tǒng)組成 步進電機控制系統(tǒng)簡介 在步進電機控制系統(tǒng)中運動執(zhí)行部件為步進電機?，F(xiàn)在，脈沖分配器已經(jīng)標準化、芯片化，市場上可以買到。AACCCBBBA 一反轉。 系統(tǒng)功能 運行模式有單步、連續(xù)和預置步數(shù)三種； 可以預置轉向或者在運行時改變轉向； LCD 顯示運行速度； 兩個 LED 分別指示電機轉向和運行方式； 各種操作共有六個按鍵來輸入，操作方便； 設有強制復位鍵，當受到嚴重干擾，致使 WTD 也失效后，可以通過強制復位鍵進行手動強行復位； 整個系統(tǒng)為 +5V 低電壓供電。 1 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在閑置模式下，CPU 停止工作。 (2)液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。 32 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 (2)字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 6 8 或 8 8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “ 1”，其它的為 “ 0” ，為 “ 1”的點亮，為 “ 0” 的不亮。 由圖并結合 電容電壓不能突變 的性質 ,可以知道 ,當系統(tǒng)一上電 ,RST 腳將會出現(xiàn)高電平 ,并且 ,這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定 .典型的 51 單片機當 RST 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位 ,所以 ,適當組合 RC 的取值就可以保證可靠的復位。 1 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 [15] 主要特性 與 MCS51 兼容； 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器； 壽命：1000 寫 /擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年； 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz；三級程序存儲器鎖定； 32 可編程 I/O 線 128*8 位內部 RAM；兩個 16 位定時器 /計數(shù)器； 5 個中斷源； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式； 1片內振蕩器和時鐘電路。 系統(tǒng)的軟件設計通常采用模塊化結構，軟件系統(tǒng)總體框架一般包括三部分 :主程序、中斷服務子程序以及其他相應的輔助子程序(包括正轉子程序 、反轉子程序、鍵盤子程序、 LED 顯示子程序以及延時子程序 ). 本系統(tǒng)特點與功能 本系統(tǒng)特點 通過對其它步進電機控制系統(tǒng)的分析，結合設計目的，本論文的控制系統(tǒng)采用基于單片機的控制方案。用軟件代替環(huán)形分配器，達到了對步進電機的最佳控制。運動控制系統(tǒng) 驅動部件 運動執(zhí)行部件 機械裝置 18 步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進脈沖 信號的頻率，可以對電機精確調速 。 當開關 SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動， 4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊。按結構特點電磁式步進電機可分為反應式 (VR)、永磁式 (PM)和混合式 (HB)三大類 。 11 本課題研究的意義是了解單片機的內部結構、組成，學習單片工作原理及其內部工作狀態(tài)，并熟悉不同時刻，單片機輸入輸出情況；了解步進電機的分類和用途，掌握步進電機內部結構及其工作原理，并學習使用單片機簡單控制步進電機的正傳、反轉、加速、減速以及簡單了解國內外步進電機的發(fā)展狀況。 細分驅動器工作在 5 細分狀態(tài) 176。 [7] 自激式恒電流斬波驅動 圖 16 自激式恒電流斬波驅動框圖 把步進電機繞組電流值轉化為一定比例的電壓，與 D/A 轉換器輸出的預設值進行比較，控制功率管的開關，從而達到控制繞組相電流的目的。 70 年代末形成了以定子6 個極、轉子 40 齒的三相磁阻式電動機為主，另外還有定子 10 個極、轉子 100 齒的五相磁阻式電動機等共存的步進電機應用局面。由于單片機的強大功能，還可設計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設置了步進電機正轉、反轉、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，完成對步進電機的最佳控制，顯示器及時顯示正轉、反轉速度等狀態(tài)。 PLC 也叫可編程控制器，是一種工業(yè)上用的計算機。 因此本文的研究內容就是設計一套硬件系統(tǒng)較簡單、經(jīng)濟，但功能較為齊全，適應性強，操作方便，可靠性高的，能夠有機地把電子技術、單片機技術、電機的控制技術結合起來步進電機控制系統(tǒng)。步進電機與控制電路、功率放大驅動電路組成一體，構成步進電機驅動系統(tǒng)。采用軟件環(huán)形分配器占用 PLC 資源較多，特別是步進電機繞組相數(shù)大于 4 時，對于大型生產(chǎn)線應該予以考慮。在其發(fā)展歷程中，出現(xiàn)了多種類型步進電機，按照基本的構造和工作原理可分為三大類型即磁阻式、永磁式和混合式。當 In 為低電平時，三極管截止，繞組無電流通過。電機出廠時給出了一個步距角的值，如 86BYG250A 型電機給出的值為 176。 10 從上表可以看出：步進電機通過細分驅動器的驅動，其步距角變小了，如驅動器工作在 10 細分狀態(tài)時，其步距角只為 ‘ 電機固有步距角 ’ 的十分之一，也就是說： ‘ 當驅動器工作在不細分的整步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電機轉動 176。 第四章為系統(tǒng)硬件設計，先提出框架，然后分別闡述單片機端 12 口分配、外圍電路、驅動電路的設計。轉子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，所以一般步距角比較大。由操作系統(tǒng)完成把操作者的操作轉化為運動控制系統(tǒng)能接受的電信號，運動控制系統(tǒng)隨之作出反應，完成規(guī)定動作。它具有輸入脈沖與電機軸轉角成比例的特征，將脈沖信號轉 變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。 (2)雙相三拍方式 (按雙相繞組施加電流脈沖 ):ABBCCA 一正轉 。 為了達到以上特點，除了核心控制部件采用單片機外，在其它硬件的設計上也有一些綜合的考慮。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳 25 兩個 機器周期 的高電平時間。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個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。 (4)功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 (3)引腳功能說明 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 2 所示 : 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 第 1 腳： VSS 為地電源。 指令 4：顯示開關控制。 (3)漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5??右邊為 6??根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加 1，送第二個字 30 節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) ?? 直到 32B 顯示完就可以 LCD上得到一個完整漢字。 外圍電路設計 顯示電路 — LCD1602 優(yōu)點 28 (1)顯示質量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。而且可以做到人機交換，使控制更加的直觀和方便，各種運行狀態(tài)也都有相應的指示，使操作者隨時都能對電機的運行狀況進行方便 21 的了解。轉動的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，轉動的速度與脈沖頻率成正比，而轉動方向則與脈沖的順序有關。不同的控制方案，步進控制器、驅動器也有不同的類型。 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。 反應式步進電機 反應式步進電機 (簡稱 VR)反應式步進電機的轉