【正文】 電機(jī)的控制系統(tǒng)開題報告一．本文研究的意義和目的 本設(shè)計主要援用51單片機(jī)控制六線4項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，友單片機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動脈沖型號，控制步進(jìn)電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速向某一方向產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動角度。它必須由雙環(huán)性脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 第511周：遞交初稿，并在指導(dǎo)老師的幫助下，完成論文的修改，確定終稿。 圖1 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)分為轉(zhuǎn)子和定子兩部分：1. 定子：由硅鋼片疊成的，定子上有6大磁極，每2個相對的磁極（Ｎ，S）組成一對，共有3對。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。 4．步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。對于其內(nèi)部資源各功能都體現(xiàn)一臺計算機(jī)，如：A總結(jié)：內(nèi)部RAM中，除了作為工作寄存器，位標(biāo)志和堆棧區(qū)以外的單元，都可以數(shù)據(jù)緩沖區(qū)使用，存放輸入的數(shù)據(jù)或運(yùn)算的結(jié)果。芯片引腳有40個.第3階段(1983年以后),以MCS96系列為代表,稱16位單片機(jī). 在片內(nèi):CPU有16位。 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。XTAL1XTAL2 電容1 晶振 電容2 圖 22 內(nèi)部方式時鐘電路外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。PPP3口為準(zhǔn)雙向口（在用作輸入線時，口鎖存器必須先寫入“1”，故稱為準(zhǔn)雙向口），負(fù)載能力為4個LSTTL電路。s。 單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動選擇 步進(jìn)電動機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，如圖2所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。圖中，功率管TH和二極管DL構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)電流不大時，VT1和VT2同時受控于走步脈沖，當(dāng)電流超過恒流給定的數(shù)值，VT2被封鎖，電源U被切除。L298(或XQ298，SGS298)的邏輯電路使用5V電源，功放級使用5~46V電壓，下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出，以便接入電流取樣電阻。uchar code REV[8]={0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1}。 BEEP=!BEEP。} //退出此循環(huán)程序 for (i=0。break。如單片機(jī)是由中央處理器、存儲器、I/O端口以及外部設(shè)備組成。在此謹(jǐn)向陳老師表示衷心的感謝崇高的敬禮。步進(jìn)電機(jī)控制（包括控制脈沖的產(chǎn)生和分配）使用軟件方法，即用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，這樣既簡化了電路，也減低了成本。 for(r=0。 uint j。 i++) { } } }/**********************************************************/void beep() { uchar i。 　?。?）“細(xì)分驅(qū)動”概述： 將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動方法，稱為細(xì)分驅(qū)動，細(xì)分是通過驅(qū)動器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)本身無關(guān)。它的主回路實(shí)際上是一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，利用頻率電壓變換器，將驅(qū)動脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動接口。使電機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩輸出特性。⒉位尋址區(qū)內(nèi)部RAM的20H~2FH單元，即可作為一般RAM單元使用，進(jìn)行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進(jìn)行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。2個16位的計數(shù)/定時器。有關(guān)存儲器的內(nèi)容將在下一節(jié)中詳述。內(nèi)部方式時鐘電路如圖22所示。下面我們來比較89C51和89C52：數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器定時器中斷51系列128B4KB2552系列256B8KB38表211 51和52的比較在本課題中，我們選用現(xiàn)在較為流行的52系列單片機(jī)，即選用ATMEL公司的STC89C52。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。RAM有128B或256B。若在實(shí)際使用中，不需要四組工作寄存器的話，那么這個區(qū)域的多余的單元可以作為一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。 其生產(chǎn)成本很低。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏8090度完全正常。往往采用AABBBC－CCAA這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3π改變?yōu)?/6π。 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角??；但動態(tài)性能差。 AT89C51 步距角 目 錄第一章 步進(jìn)電機(jī)的介紹 10 10 11 12 13 14第二章 單片機(jī)的相關(guān)知識 15 15 17 18第三章 單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 19 19 20 29第四章 系統(tǒng)程序及分析 34 34 34 39結(jié)論 41致謝 43參考文獻(xiàn) 44第1章 步進(jìn)電機(jī)的介紹 步進(jìn)電機(jī)的概念步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在設(shè)計好單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)時，要學(xué)會分析電路中出現(xiàn)的問題，并好好總結(jié)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖星號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角。通過本選題能運(yùn)用所學(xué)基本理論知識、專業(yè)技能來對問題進(jìn)行分析，思考，解決，提高對專業(yè)知識的掌握以及鍛煉邏輯思維能力。而單片機(jī)具有芯片體積小，兼容性強(qiáng)，低電壓了，低功耗等特點(diǎn)，使得單片機(jī)成為驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的最佳空盒單元。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。2. 轉(zhuǎn)子：由軟磁材料制成，其外表面也均勻地分布著小齒,與定子上的小齒相同，并且小齒的大小相同，間距相同分類步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM） ，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小， 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，但噪聲和振動都很大。 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1/3π，此時齒3與C偏移為1/3π，齒4與A偏移（π1/3π）=2/3π。CA ；3. 三相六拍：通電順序?yàn)? A174。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。b,控制部件包括：定時控制邏輯，指令寄存器，譯碼器以及信息傳送控制部件等等。ROM有1KB或2KB。中斷源有8個。 、電流的選擇它是以進(jìn)位標(biāo)志位C為累加器的，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、等于1轉(zhuǎn)移、等于0轉(zhuǎn)移、等于1轉(zhuǎn)移且清0以及進(jìn)位標(biāo)志位與其他可尋址的位之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等位操作。每個狀態(tài)又被分成兩個時相P1和P2?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 圖221 STC89C52的引腳圖Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8052通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個機(jī)器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。 圖2 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制器3．3．1單電壓功率驅(qū)動接口　　實(shí)用電路如圖3所示。高低壓驅(qū)動的設(shè)計思想是，不論電機(jī)工作頻率如何，均利用高電壓UH供電來提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過后，用低電壓UL來維持繞組的電流。 　　 　　 　 圖7 L298原理框圖　　與L298類似的電路還有TER公司的3717，它是單H橋電路。 sbit BEEP = P3^7。 j12。 //N 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù) while(1) { if(K1==0) { beep()。該步進(jìn)電機(jī)有6根引線，排列次序如下：1:紅色、2:紅色、3:橙色、4:棕色、5:黃色、6:黑色。五、 了解和熟悉了搶答器的工作原理和目的；并用自己做的步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)它的功能。由于知識水平的局限，設(shè)計中可能會存在著一些不足，希望得到老師的批評和指正。 rN。} //退出此循環(huán)程序 for (i=0。 while(t) { for(k=0。 　　圖8是使用L297(環(huán)形分配器專用芯片)和L298構(gòu)成的具有恒流斬波功能的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。 　　 圖6斬波恒流功率驅(qū)動接口　　斬波恒流功率驅(qū)動接口也有兩個輸入控制信號，其中u1是數(shù)字脈沖，u2是模擬信號。高低壓驅(qū)動功率接口也有兩個輸入控制信號Uh和Ul，它們應(yīng)保持同步，且前沿在同一時刻跳變，如圖5所示。一般情況下，簡單單電壓驅(qū)動線路中，Rs是不可缺少的。+5V 電源 單片機(jī)的存儲器配置 （b）圖231 單片機(jī)的內(nèi)部存儲器配置從用戶的角度存儲器分3個邏輯地址空間：1. 片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲器地址空間0000H~FFFFH即（a）圖；2. 256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址空間00H~FFH（包括低128B的內(nèi)部RAM地址00H~7FH和高128B的特殊功能寄存器地址空間）即（b）圖；64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器或擴(kuò)展I/O接口地址空間0000H~FFFFH如（c）圖。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。通常算術(shù)邏輯操作在P1時相進(jìn)行，而內(nèi)部寄存器傳送在P2時相進(jìn)行。程序計數(shù)器PC程序計數(shù)