【正文】 北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx [2]李 發(fā)海，王巖。有資料說明，世界上步進(jìn)電機(jī)的年產(chǎn)量以 10%以上的速度增長。因此，在加速時(shí)，盡量用接近啟動(dòng)頻率啟動(dòng)；在恒速時(shí)，盡量工作在最高速。定時(shí)器T0 用方式一，由于步進(jìn)電機(jī)的步距角為 176。 硬件法 硬件法是使用脈沖分配器芯片，來進(jìn)行通電換相控制。如果 FIFO存儲器中還有未讀到的鍵值，會重新使 IRQ 變?yōu)楦唠娖?，向單片機(jī)請求中斷。BD 是消隱信號輸出端，當(dāng) BD=0 時(shí)， 74LS138 不譯碼，顯示器均為暗。 ﹡ CNTL( D7) 為控制鍵 CNTL 的狀態(tài)位。 ● SHIFT(移位信號 )： 輸入線 ， 高電平有效 。顯示寄存器分為 A、 B 兩組，OUTA0～ 3 和 OUTB0～ 3 可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè) 8 位的碼（由編程控制）。 在鍵盤工作方式中，回復(fù)線作為行列式鍵盤的行列輸入線。通過程序控制，不斷顯示輸出相應(yīng)的段選碼和位選碼，由于人的視覺暫留效應(yīng)，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。通常把控制 LED 數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼、字符譯碼或字模，當(dāng)段引腳 dp~a 與 CPU 數(shù)據(jù)位D7~D0一一 對應(yīng)相連時(shí)，共陰極 8 段 LED 顯示器的段選碼如表 42 所列。所以從提高效率來看這是一種很好的驅(qū)動(dòng)電路，它可以用較高的電源電壓，同時(shí)無需外接電阻來限定期額定電流和減少時(shí)間常數(shù)。 P3 口可作為普通 I/O 口。在編程時(shí)， P0 口可用于接收指令代碼字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)， P0口可輸出指令字節(jié)（這時(shí)需要加外部上拉電阻）。上電瞬間， RST 端的電位與 Vcc 相同，隨著電容的逐步充電， RST 端的電位逐漸下降，此時(shí)ζ =22 106 1 103=， RST 端出現(xiàn) 51000 ／ 1200≈ ，使單片機(jī)復(fù)位。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 39 40 31 32 34 35 38 37 36 33 30 21 22 23 24 25 26 27 28 29 AT89C51 CCV EA / PPV RXD/ TXD/ 0INT / 0INT / T0/ T1/ WR / RD / RST XTAL2 XTAL1 GND ALE/PROG PSEN 揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 12 這樣就確定了單片機(jī)的 4個(gè)周期分別是： 振蕩周期＝ 1/12 s? ； 機(jī)器周期（ SM）＝ s?1 ； 指令周期＝ s?4~1 。 AT89C51 的主要性能 ●內(nèi)含 4KB 的 Flash 存儲器，擦寫次數(shù) 1000 次； ●內(nèi)含 128 字節(jié)的 RAM； ●具有 32 根可編程 I/O 線； ●具有 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器； ●具有 6 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； ●具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信接口； ●具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR； ●兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； ●具有可編程的 3 級程序鎖定位； ● AT89C51 的工作電壓為 5（ 1177。其基本控制作用如下： 控制換相順序。這主要發(fā)生在制動(dòng)和突然換向時(shí)，轉(zhuǎn)子獲得過多的能量，產(chǎn)生嚴(yán)重的過沖，引起失步。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做得很小，但動(dòng)態(tài)性能較差。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步 ，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。顯示器 揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 II Abstract The design introduces the working principle of stepper motor, control features and operations, and then gives the stepper motor microcontroller control system design programs. In this control system, the SCM selecting AT89C51, the control center of the shoulder produces pulses, sending, receiving control mands and other tasks。 speed control； ZLG7290。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種 電機(jī)，利用其沒有累積誤差的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 2 控制。 反應(yīng)式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性價(jià)比比較高，應(yīng)用得非常廣泛，下面就以反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例來說明步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作在共振區(qū)時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖頻率接近步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩頻率 0f 或振蕩頻率的分頻或倍頻，這會使振蕩加劇，嚴(yán)重時(shí)造成失步。 步進(jìn)電機(jī) 控制 系統(tǒng)的組成 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、停止和加減速。如果按給定的工作方式正序通電換相，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相，則電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。但是要注意的是：每當(dāng)訪問 RAM 時(shí)要丟失一個(gè) ALE 脈沖。 P1 口是為用戶準(zhǔn)備的 I/O雙向口。 復(fù)用功能如表 31 所示。 LED 顯示電路 在控制系統(tǒng)中，顯示裝置是一個(gè)重要組成部分，主要用來顯示生產(chǎn)過程的工藝狀況與運(yùn)行結(jié)果，以便于現(xiàn)場工作人員的正確操作。 需要注意的是，表 32 只是基于段引腳 dp~a 與數(shù)據(jù)位 D7~D0 對應(yīng)相連這一模式的，如果對應(yīng)連線改變，則段選碼也隨之改變。 2. 控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及有 單片機(jī)編程的其它操作方式。 在選通輸入方式工作時(shí)， CNTL/STB 為選通輸入信號，回復(fù)線的內(nèi)容在 CNTL/STB 線的脈沖上升沿送入 FIFO 存儲器。 ● CLK(系統(tǒng)時(shí)鐘 )： 輸入線 ， 為 ZLG7290 提供內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端 。 在傳感器方式下 ， 該信號無效 。下面討論其硬件電路的工作原理和設(shè)計(jì)問題。反之，如果硬件電路設(shè)計(jì)為 16 位顯示。當(dāng)這兩個(gè)彈起時(shí)，使 SHIFT（或 CNTL）腳懸空，但由于此兩引腳內(nèi)部有上拉電阻，當(dāng)它們懸空時(shí)實(shí)際上是 高電平。 表 34 8713 引腳功能 引 腳 功 能 說 明 1 正轉(zhuǎn)脈沖輸入端 2 腳為雙時(shí)鐘輸入端 2 反轉(zhuǎn)脈沖輸入端 3 脈沖輸入端 4 腳為單時(shí)鐘輸入端 4 轉(zhuǎn)向控制端： 0— 反轉(zhuǎn)； 1— 正轉(zhuǎn) 6 工作方式選擇： 00 為雙三（四）拍；0 10 為單三（四）拍； 11 為六（八）拍 揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 29 7 三 /四相選擇； 0— 三相； 1— 四相 8 地 9 復(fù)位端。加速時(shí)間雖然長，但軟件實(shí)現(xiàn)比較簡單。為了簡化，用速度級數(shù) N 與一個(gè)常數(shù) C 的乘積去模擬，并且保持的時(shí)間用步數(shù)來代替。 通過這次的課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是自己的動(dòng)手能力和獨(dú)立解決問題的能力得到了很大的提高，也充分體會到了自己設(shè)計(jì)東西的樂趣、學(xué)會查資料和對別人的東西融會變通的重要性，也明白了很多知識光是靠在書本上學(xué)是學(xué)不到其中的精髓的，必須親自去試著實(shí)踐，親自去經(jīng)歷才能對它們正真的掌握，凡事都要自己去動(dòng)手，去實(shí)踐，遇到困難永遠(yuǎn)不要沮傷氣餒。 AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)。 在完成論文的過程中，同學(xué)在學(xué)習(xí)、生活方面提供了大量的幫助和多方協(xié)作。 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(shí)指向 35H，恒速時(shí)指向 37H，減速時(shí)指向3AH； 32H~34H— 存放絕對位置參數(shù)（假設(shè)用 3個(gè)字節(jié)），低位在前； 35H~36H— 存放加速總步數(shù)（假設(shè)用 2 個(gè)字節(jié)），低位在前； 37H~39H— 存放恒速總步數(shù)（假設(shè)用 3 個(gè)字節(jié)），低位在前； 3AH~3BH— 存放減速總步數(shù)（假設(shè)用 2 個(gè)字節(jié)），低位在前。 圖 43指數(shù)曲線升降頻 采用指數(shù)加、減速曲線是最好的選擇，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系接近指數(shù)規(guī)律。 本設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)的齒數(shù)為 40，齒距角為 360176。這 6 個(gè)控制字如表 33所列。在 ZLG7290 確認(rèn)某鍵已按下時(shí)，便把此鍵的鍵只存于 FIFO 寄存器中，此時(shí) FIFO 內(nèi)有內(nèi)容，稱為 FIFO 存儲器不空。 2）鍵盤、顯示掃描譯碼器 在對“鍵盤 /顯示方式設(shè)置命令字”的編程設(shè)置為編碼凡是（ D0=0）時(shí)，那么 ZLG7290 內(nèi)部不譯碼，從 SL3～ SL0 輸出的不是鍵盤的列和顯示器的位信號（高電平有效）。 ZLG7290 的數(shù)據(jù)輸入輸出口地址由 CS=0， A0=0 確定。 在鍵盤工作方式中，當(dāng) FIFO/傳感器 RAM 村有數(shù)據(jù)時(shí)， IRQ 為高電平。 在傳感器矩陣方式工作中，這個(gè)存儲器又是傳感器存儲器。 3. 掃描計(jì)數(shù)器 掃描計(jì)數(shù)器有兩種工作方式。 8 位動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè) 8 位的口。 8 段 LED 顯 示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 35（ b）、（ c）所示。這種驅(qū)動(dòng)方法保證了低頻段仍然具有單電壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，在高頻段具有良好的高頻性能，但仍沒擺脫單電壓驅(qū)動(dòng)的弱點(diǎn)，在限流電阻上仍然會產(chǎn)生損耗和發(fā)熱。在編程 /校驗(yàn)時(shí)， P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 當(dāng) EA信號接地時(shí)，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H~FFFFH；當(dāng) EA接 Vcc 時(shí)，對 ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 時(shí)鐘產(chǎn)生和復(fù)位電路 。本系統(tǒng)的硬件電路圖如 41所示。單片機(jī)的控制信號作用于脈沖分配器，本設(shè)計(jì)中采用 8713脈沖分配器可以很好的減輕單片機(jī)的工作量。 失步 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步的原因有 2 種： ① 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速慢于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，或者說 慢于換相速度。 三相六拍工作方式 正轉(zhuǎn)： A? AB? B? BC? C? CA 反轉(zhuǎn)： A? AC? C? CB? B? BA 六拍工作方式是單三拍與雙三拍交替使用的一種方法，磁場旋轉(zhuǎn)一周，通電需要換相 6次，即所謂“六拍”，轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。 2. 硬件電路部分： 第三 章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的控制核心 AT89C51 單片機(jī)， 驅(qū)動(dòng)電路， 顯示電路和 ZLG7290 芯片。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 ， 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 I 摘 要 本設(shè)計(jì)中首先介紹了步進(jìn)電機(jī)的工作原理、控制特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)，然后給出了步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。在生產(chǎn)過程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場合步進(jìn)電機(jī)用得最多。 1. 原理部分： 第一章和第二章主要介紹了步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)和工作原理以及步進(jìn)電機(jī)的控制特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)。 雙三拍工作方式 正轉(zhuǎn)： AB? BC? CA? AB 反轉(zhuǎn)： BA? AC? CB? BA 雙三拍工作方式是：每次對兩相通電，即所謂“雙”；磁場旋轉(zhuǎn)一周需要換相 3次，即所謂“三拍”，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。這樣，轉(zhuǎn)子經(jīng)過 3 個(gè)脈沖仍然回到原來位置，也就是丟了 3步 。 價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域，因此本系統(tǒng)中采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制核心 。 揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 8 圖 24 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 揚(yáng)州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙