【正文】 間，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。前面是一個(gè)可逆的循環(huán)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)脈沖的有無(wú)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行與停止，計(jì)數(shù)器加減控制端控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如果低電平時(shí)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果高電平時(shí)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。此外，也可以看到同一種通電方式，對(duì)于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)不同的步進(jìn)電機(jī)，也會(huì)有不同的步距角。轉(zhuǎn)子齒3對(duì)準(zhǔn)C相磁極軸線(xiàn)的位置，由此可見(jiàn)，每通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度為30176。程序的調(diào)試及修改用Keil軟件進(jìn)行編程和調(diào)試，并且在Proteus環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)仿真。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能地快，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。研究步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能。如果改變?nèi)嗬@組的通電順序?yàn)锳CBA顯然步進(jìn)電機(jī)將按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。恰好為三相單拍或雙三拍通電方式的一半。步進(jìn)電機(jī)按類(lèi)型、相數(shù)來(lái)劃分種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)、不同相數(shù)、不同分配方式都必須有不同的環(huán)形脈沖分配器，因此所需要的環(huán)形脈沖分配器的類(lèi)型是很多的。因此即使有非法的地址輸入，輸出端輸出的都是截止的信號(hào)，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器不受損壞。地址內(nèi)容D C B A勵(lì)磁狀態(tài)00H01H0001A01H03H0011AB02H02H0010B03H06H0110BC04H04H0100C05H0CH1100CD06H08H1000D07H09H1001DA08H01H0001A 續(xù)流電路步進(jìn)電機(jī)的控制性能，與各相繞組導(dǎo)通和截止時(shí)電流的增加和衰減速度有關(guān)，對(duì)于加速度大、或者運(yùn)行速度高的步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)換速度增加時(shí)，由于繞組電感的作用，電流經(jīng)常不能立即升到額定值，同樣在繞組斷電時(shí)，電流也不能立即衰減到零。Rs的最大值取決于集—射極間的擊穿電壓Ucer。(4) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各相繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，這些電動(dòng)勢(shì)的大小和方向?qū)?duì)繞組電流產(chǎn)生很大的影響。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可知，啟動(dòng)頻率越高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，帶負(fù)載的能力越差；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。但實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)升速時(shí)由于反電動(dòng)勢(shì)和繞組電感的作用，繞組電流將逐漸減小，因此輸出的轉(zhuǎn)矩會(huì)有所下降，按指數(shù)規(guī)律升速時(shí)，加速度是逐漸下降的，接近步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律【7】。此時(shí)只要均勻地改變定時(shí)器時(shí)間常數(shù)，即可達(dá)到均勻加減速的目的【9】。176。 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)硬件電路主要由鍵盤(pán)顯示電路、工作狀態(tài)顯示電路、環(huán)形脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、51單片機(jī)、電源及復(fù)位六部分組成。74LS191是單時(shí)鐘方式的可逆計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的輸出QA～QD接EPROM的低四位地址線(xiàn)，這樣可以選通EPROM的十六個(gè)地址（00H～0FH），將步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁狀態(tài)從EPROM中輸出，控制繞組的導(dǎo)通和截止。 數(shù)碼管顯示電路是通過(guò)串行口方式0擴(kuò)展單片機(jī)的輸出口，在“串入并出”芯片74LS164的配合下，單片機(jī)RXD引腳接74LS164串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD引腳接74LS164移位脈沖輸入端CLK，【14】。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。當(dāng)輸入的步數(shù)大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)從最低速度25 r/min開(kāi)始加速運(yùn)行，當(dāng)加速到99 r/min時(shí)步數(shù)仍大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最大速度99 r/min恒速運(yùn)行，當(dāng)步數(shù)小于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始減速，減速到25 r/min時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速25 r/min走完所規(guī)定的步數(shù)。判斷是否已經(jīng)走完所設(shè)定的步數(shù)，若步數(shù)為0，則單片機(jī)停止產(chǎn)生脈沖信號(hào)，讓步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即T0停止計(jì)數(shù)。當(dāng)8位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動(dòng)置1，輸出數(shù)據(jù)（即SBUF寄存器的內(nèi)容）也就出現(xiàn)在74LS164芯片的并行輸出端。/18176。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，并同過(guò)數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)，完成對(duì)控制系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。 //單步運(yùn)行指示燈unsigned char dispbuf[]={0,0,0,0}。i4。 P2=0x00。 temp=tempamp。 case 0xd0: //1 key=1。 temp=tempamp。 //調(diào)用數(shù)字按鍵處理函數(shù) } keyloosen()。 case 0xb0: //啟動(dòng)按鍵 key=10。 temp=tempamp。 } } keyloosen()。 //定時(shí)器T0停止計(jì)數(shù) state=0。 count++。 TH0=speed[speedtemp]/ 256。 } } else dispbuf[1]=dispbuf[1]1。 //反轉(zhuǎn)控制信號(hào) break。 temp=tempamp。 switch(temp) { case 0xe0: //8 key=8。 break。 temp=tempamp。 temp=tempamp。 temp=P1。 //允許T0、INT0和INT1中斷 rest=0。i120。 //反轉(zhuǎn)指示燈sbit led3=P2^2。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路，包括環(huán)形脈沖分配器、鍵盤(pán)電路、顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路等。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；由于步進(jìn)電機(jī)的速度與脈沖頻率成正比關(guān)系，通過(guò)控制脈沖頻率就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。 由于設(shè)計(jì)中用一塊單片機(jī)進(jìn)行控制，資源有限，故使用串行接法。T0的中斷服務(wù)程序主要用于根據(jù)步數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)頻率可以改變的脈沖信號(hào)，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的加減速過(guò)程。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序，定時(shí)器T0啟動(dòng)程序，調(diào)速程序，鍵盤(pán)顯示程序，停止判斷程序。步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，本文采用硬件設(shè)計(jì)環(huán)形脈沖分配器。Intel 2716是2K8的EPROM存儲(chǔ)器。（4）可靠性及抗干擾性設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇，去耦濾波等。整個(gè)加減速的控制，如本文所述的步進(jìn)電機(jī)加減速控制。具體地說(shuō)，就是均勻地增加或減少延時(shí)程序中延時(shí)時(shí)間常數(shù)。加速時(shí)的起始速度應(yīng)該等于或略小于系統(tǒng)的極限起動(dòng)頻率，而不是從零開(kāi)始。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能快一些，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。繞組通電時(shí)電流上升率受到限制，因而影響電動(dòng)機(jī)繞組電流的大小。當(dāng)繞組斷電時(shí)，繞組電勢(shì)極性反向，二極管處于正向?qū)ǖ臓顟B(tài)，為電流提供一個(gè)續(xù)流回路，二極管把功放管的集射極電壓鉗位到電源電壓+U。四相步進(jìn)電機(jī)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。一種線(xiàn)路可以實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁狀態(tài)方式的分配，只要在不同的地址區(qū)域存儲(chǔ)不同的狀態(tài)表，除軟件工作之外，硬件無(wú)需改動(dòng)。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，控制器與驅(qū)動(dòng)器之間連接方式可分為串行控制和并行控制。(a) AB相通電 (b) BC相通電 三相雙三拍運(yùn)行方式 三相六拍通電方式這是一種將一相通電和兩相通電結(jié)合起來(lái)的運(yùn)行方式，其具體通電方式為：AABBBCCCAA 或A–ACCBBBAA，即一相通電和兩相通電間隔輪流進(jìn)行，六種不同的通電狀態(tài)組成一個(gè)循環(huán)， 所示，(a)為A相通電時(shí)的情況，轉(zhuǎn)子齒3磁軸與A相磁極軸線(xiàn)重合，當(dāng)通電狀態(tài)由A轉(zhuǎn)為AB時(shí)，(b) 所示，轉(zhuǎn)子齒3磁極離開(kāi)A相磁極軸線(xiàn)，即轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15176。這種現(xiàn)象也可以這樣來(lái)理解，A相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子對(duì)定子的相對(duì)位置不同，則磁路的磁阻也不同，使A相磁路的磁阻為最少的轉(zhuǎn)子位置，就是該時(shí)的穩(wěn)定平衡位置，即轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)和A相磁極軸線(xiàn)相重合的位置。為此本文以單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)加減速控制，使系統(tǒng)以最短的時(shí)間到達(dá)控制終點(diǎn)，而又不發(fā)生失步的現(xiàn)象。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成，也是凸極結(jié)構(gòu)，只有兩個(gè)齒，齒寬等于定子的極靴寬【2】。 (a) 為AB相同時(shí)通電的情況， (b) 為BC相通電的情況，可見(jiàn)轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過(guò)的角度為30176。環(huán)形分配器的主要功能是把單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)按一定的規(guī)律分配給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，控制繞組的導(dǎo)通和截止。 含有EPROM 環(huán)形脈沖分配器用EPROM設(shè)計(jì)環(huán)形脈沖分配器，具有如下的特點(diǎn)：線(xiàn)路簡(jiǎn)單。當(dāng)為高電平時(shí)做減法計(jì)數(shù)，為反轉(zhuǎn)狀態(tài)。所以驅(qū)動(dòng)電路除了對(duì)步進(jìn)電機(jī)繞組提供導(dǎo)通回路外，還必須提供一個(gè)繞組斷電時(shí)的續(xù)流回路，其作用是既要保證電流的泄放的速度，同時(shí)又要抑制電感電勢(shì)，保護(hù)晶體管不受感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值的沖擊。對(duì)于功率較大的步進(jìn)電機(jī)，由于繞組所需要的電流較大、電壓高、反電動(dòng)勢(shì)也大，因此需要用大功率的的晶體管驅(qū)動(dòng)。反之當(dāng)A為0時(shí)經(jīng)反相后，使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，從而使達(dá)林頓管截止，A相繞組不通電，控制B、C、D相亦然。對(duì)于中等或比較長(zhǎng)的運(yùn)行距離，步進(jìn)電機(jī)加速后應(yīng)該有一個(gè)恒速的過(guò)程。例如，在三相步進(jìn)電機(jī)中，啟動(dòng)或停止時(shí)，用三相六拍，改用三相三拍的的分配方式，在快到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，再次采用三相六拍的控制方式，以達(dá)到減速的目的。因此步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件的長(zhǎng)，而且占用CPU時(shí)間。因此，AT89C51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，由于其內(nèi)部功能完善，可以大大減少擴(kuò)展系統(tǒng)外圍電路，而且性能穩(wěn)定，因此在本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用了AT89C51單片機(jī)作為中央控制單元。 環(huán)形脈沖分配器電路這種方法適用于控制任意類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)。松開(kāi)復(fù)位按鍵后，電容C充電，RST引腳電位下降，使CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。（6）實(shí)現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計(jì)。（3）系統(tǒng)啟動(dòng)。通過(guò)Proteus軟件的仿真，所編寫(xiě)的程序達(dá)到了預(yù)期的效果，仿真實(shí)現(xiàn)了程序的調(diào)試過(guò)程。 按鍵的功能與相應(yīng)鍵碼的定義鍵號(hào)功能鍵碼000EEH110DEH220BEH337EH440EDH550DDH660BDH777DH880EBH990DBH10啟動(dòng)0BBH11停止7BH12正轉(zhuǎn)0E7H13反轉(zhuǎn)0D7H14復(fù)位0B7H15未定義77H按鍵功能說(shuō)明：本程序的數(shù)字按鍵用于設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)；啟動(dòng)停止按鍵用于控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)與停止；正反轉(zhuǎn)按鍵用于控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；復(fù)位按鍵用于當(dāng)輸入?yún)?shù)有誤時(shí)，可通過(guò)復(fù)位按鍵重新輸入?yún)?shù)。查閱相關(guān)資料。 //脈沖信號(hào)輸出sbit zf=P0^1。 for (j=0。 dispbuf[2]=0。 display()。 temp=tempamp。 //調(diào)用數(shù)字按鍵處理函數(shù) } keyloosen()。 case 0xb0: //6 key=6。 if(temp!=0xf0) { temp=P1。 //調(diào)用數(shù)字按鍵處理函數(shù) } keyloosen()。 case 0xd0: //反轉(zhuǎn)按鍵 led1=0。 if(dispbuf[2]==0) { if(dispbuf[3]!=0) dispbuf[2]=9。 //定時(shí)器T0停止計(jì)數(shù) led3=1。 //調(diào)用步數(shù)減一函數(shù) stop()。 //調(diào)用初始化函數(shù) while(1) { keyscan()。 }}/*****************************調(diào)速函數(shù)*****************************///功能：根據(jù)輸入的步數(shù)是否大于100，再確定是否需要進(jìn)行調(diào)速，若步數(shù)大//于100，則加速，當(dāng)步數(shù)小于100后就減速；當(dāng)輸入步數(shù)小于100，則以最低//設(shè)定的最低速度運(yùn)行void changespeed(void){ if((dispbuf[3]==0)amp。 temp=tempamp。 case 0x70: //停止按鍵 key=11。 temp=tempamp。 temp=tempamp。 break。 P1=0xfe。 //正轉(zhuǎn)指示燈 led3=1。 //判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完TI=0。 //記錄數(shù)字按鍵的次數(shù)unsigned char count,count1。參考文獻(xiàn)1. [J],電子技術(shù)（上海），2009，（4），8283.2. [M]，北京：中國(guó)電力出版社，1998，140152.3. [M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，294297.4. 劉寶廷，[M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1