【正文】 ....................................................... 17 六、源程序代碼 ............................................................................................................. 19 七、總結(jié) ........................................................................................................................ 23 2 基于 protues的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 ： 步進(jìn)電機是一種進(jìn)行精確步進(jìn)運動的機電執(zhí)行元件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)機械的數(shù)字控制，為使系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護(hù)性以及性價比最優(yōu)，根據(jù)控制系 統(tǒng)功能要求及步進(jìn)電機應(yīng)用環(huán)境，確定了設(shè)計系統(tǒng)硬件和軟件的功能劃分，從而實現(xiàn)了基于 8051單片機的四相步進(jìn)電機的開環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 3） 步進(jìn)電機的速度控制 如果給步進(jìn)電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一 步。換向信號一定要在前一個方向的最后一個脈沖 結(jié)束后以及下一個方向的第一個脈沖前發(fā)出。 ① 四相步進(jìn)電機的工作原理 6 該設(shè)計采用了 20BY0 型步進(jìn)電機，該電機為四相步進(jìn)電機，采用單極性直 流電源供電。本設(shè)計的電機工作方式為四相單四拍，根據(jù)步進(jìn)電機的工作的 7 時序 和波形圖，總結(jié)出其工作方式為四相單四拍時的脈沖分配規(guī)律，四相雙四拍的脈 沖分配規(guī)律，在每一種工作方式中，脈沖的頻率越高，其轉(zhuǎn)速就越快，但脈沖頻 率高到一定程度，步進(jìn)電機跟不上頻率的變化后電機會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，所以脈沖 頻率一定要控制在步進(jìn)電機允許 的范圍內(nèi)。若CONTROL端輸入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負(fù)載電流。 16腳 (OSC)—— 斬波器頻率輸入端 。為了獲得電動機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過 2個 PWM斬波器控制電動波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，如圖 4所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。最小系統(tǒng)只要是為了使單片機正常工作。下面分析主程序與定時器中斷程序及外部中斷程序。 //計算速度 //正轉(zhuǎn) 值 define RIGHT_RUN 1 //反轉(zhuǎn)值 define LEFT_RUN 0 sbit RS=0xA0。 TH1=0xff。 cmd_wr()。 ShowState()。 //清除 cmd_wr()。 RS=1。\039。 P1=0xC0 | 0x0A。 for(。 計劃學(xué)生數(shù)及任務(wù) 3 人 （ 1）：明確課題功能。加速按鍵、減速按鍵、正轉(zhuǎn)按鍵和反轉(zhuǎn)按鍵。 i++。 i++。 i=0。 E=1。 delay()。 P1=0x01。 P0_0=1。 ET0=1。 void clock(unsigned int Delay) 。 （ 4）總體電路圖 把各個部分的電路圖組合成總電路圖，如圖 12所示。 用 P1口的 ~ 控制 LM016L顯示步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。變換器由一個三倍計算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個基本的八格雷碼 (順序如圖 3所示 )。 15腳 (Vref )—— 斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。 5腳 (INH1)—— 控制 A相和 B相的驅(qū)動極。四相步進(jìn)電機的工作方式為四相單四拍，雙四 拍和四相八拍工作的方式。步進(jìn)電機的運轉(zhuǎn)是由電 脈沖信號控制的，其角位移量或線位移量與脈沖數(shù)成正比，每個一個脈沖，步進(jìn) 電機就轉(zhuǎn)動一個角度（不距角）或前進(jìn)、倒退一步。步進(jìn)電機的最高啟動頻率（突跳頻率）一般為 到 3~4KHz，而最高運行頻率則可以達(dá)到N*102KHz，以超過最高啟動頻率的頻率直接啟動，會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和失步的現(xiàn)象。如果按反序通電換相， A→ AC→ C→ CB→ B→ BA→ A，則電機就反轉(zhuǎn)。控制系統(tǒng)通過單片機存儲器、 I/O接口、中斷、鍵盤、 LED顯示器的擴(kuò)展、步進(jìn)電機的環(huán)形分頻器、驅(qū)動及保護(hù)電路、人機接口電路、中斷系統(tǒng)及復(fù)位電路、單電壓驅(qū)動電路等的設(shè)計，實現(xiàn)了四相步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)，急停等功能。兩個 脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)得越快。對于脈沖的設(shè)計主要要求其有一定 5 的脈沖寬度、脈沖序列的均勻度及高低電平方式。只要對步進(jìn)電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機轉(zhuǎn) 動。 （ 2） 89C51 單片機 Atmel公司生產(chǎn)的 89C51單片機是一種低功耗 /低電壓‘高性能的 8位單片機， 它采用 CMOS 和高密度非易失性存儲技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容；片內(nèi)的 Flash ROM 允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性編程 器來編程，內(nèi)部除 CPU 外，還包括 256 字節(jié) RAM， 4 個 8 位并行 I/O 口，5 個中 斷源， 2個中斷優(yōu)先級， 2個 16位可編程定時計數(shù)器， 89C51單片機是一種功能強、 靈活性高且價格合理的單片機，完全滿足本系統(tǒng)設(shè) 計需要。 6腳 (B)—— B相驅(qū)動信號。一個 RC網(wǎng)絡(luò)接至此引角以決定斬波器頻率，在多個 L297同步工作時其中一個接到 RC網(wǎng)絡(luò)，其余的此引角接地，各個器件的腳 I (SYNC)應(yīng)連接到一起這樣可雜波的引入問題如圖 5所示。 每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的 脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達(dá)到 Uref時 (Uref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的 )，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出 (即觸發(fā)器 Q輸出 )是一恒定速率的 PWM信號， L297的 CONTROL端的輸入決定斬波器對相位線 A， B， C， D或抑制線 INH1和 INH2起作用?？刂齐娐分灰砷_關(guān)和按鍵組成， 由操作者根據(jù)相應(yīng)的工作需要進(jìn)行操作。 （ 1）主程序設(shè)計 主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種 開關(guān)狀態(tài)的檢測判斷等。 sbit RW=0xA1。 //定時器 1 初值 FFH； TL1=0xff。 ShowState()。 } int delay() //判斷 LCD 是否忙 { int a。 delay()。 RW=0。) { delay()。/////0x0c 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 cmd_wr()。Delay0。 （ 2）：把復(fù)雜問題分解為若干模塊，確定各模塊處理方法，畫出流程圖。 24 論文 題目 基于 proteus 的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計類型 導(dǎo)師姓名 主要內(nèi)容及目標(biāo) 設(shè)計要求：：設(shè)計一種步進(jìn)電機控制系統(tǒng)，使用 C51 單片機控制 4 相步進(jìn)電機，由單片機產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，通過鍵盤設(shè)定步進(jìn)電機的步進(jìn)方向和步進(jìn)速度，在液晶 LCD 顯示器上顯示步進(jìn)角度、步進(jìn)方向和步進(jìn)速度，通過仿真軟件 Proteus 對系統(tǒng)做了仿真和測試。///char STATE_CCW[]=CCW。//char StateChar[]=RUN STATE:。///數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 22 cmd_wr()。 E=0。//設(shè)置 16x2 顯示 cmd_wr()。 DoSpeed()。 } } //定時器 0 中斷程序 :正轉(zhuǎn) void t_0(void) interrupt 1 {RunState=RI