步進(jìn)電機(jī)加減速定位控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2024-10-01 12:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要復(fù)位，使 CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 所示。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)部的斯密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一 個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。上圖為手動(dòng)復(fù)位電路，通過(guò)接通一 個(gè) 按鈕開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 AT89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2,兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器 C1 和 C2 通常取 22pf 左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍為 0~24MHz。 [4] 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)加減速 定位 控制電路的單片機(jī)原理 圖 步進(jìn)電機(jī)加減速 定位 控制系統(tǒng)的單片機(jī)原理圖如圖 所示。 [5] 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10頁(yè) 圖 步進(jìn)電機(jī)加減速定位系統(tǒng)的單片機(jī)原理圖 在圖 中， U1 為單片機(jī)芯片 AT89C51，工作于 。單片機(jī)的 、 、 、 、 、 引腳分別與輸入鍵盤的定位、啟動(dòng)、加速、減速、停止、反轉(zhuǎn)端口相對(duì)應(yīng)。通過(guò)判斷上述端口來(lái)確定輸入 ,以便實(shí)現(xiàn)各種要求的控制功能。 接 LM016L 的 RS 端， 接 RW 端， 接使能端 EN。 通過(guò)排阻跟芯片 LM016L的數(shù)據(jù) 端連接。 作為外部中斷0 通過(guò)兩個(gè)反向非門與鍵盤電路相連接，提供鍵盤輸入的中斷信號(hào)。 作為并行端口來(lái)模擬步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖，同時(shí)充當(dāng)脈沖分配器的功能，給步進(jìn)電機(jī)提供四相八拍的步進(jìn)控制脈沖。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)原理圖 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)原理圖如圖 所示。 圖 電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 在電源引腳并聯(lián)一個(gè) 的小電容目的是 ，引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔儯运芤种齐妷旱牟▌?dòng)，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個(gè)： 。它能將器件的電源端上瞬間的尖峰、毛刺對(duì)地短路掉。 ：也叫退耦。 芯片 L298N 的 IN1IN4 端跟單片機(jī)的 端口連接，作為步進(jìn)電機(jī)的四相步進(jìn)脈沖信號(hào)。感應(yīng)端 SENSA 和 SENSB 接地， ENA ENB 端口懸空。輸出 OUT1OUT4 跟步進(jìn)電機(jī)的四角上的四個(gè)端口逆時(shí)針依次連接，步進(jìn)電機(jī)的中間兩個(gè)端口直接接高電平。 8 個(gè)二極管 D1D8 為電機(jī)繞組通電后續(xù)流作用。VCC 接 +5V的電源作為控制端的電源電壓， VSS 接 +12V的電壓，作為 L298N高壓端電壓，作為步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動(dòng) 電 壓。 4 軟件設(shè)計(jì) AT89C51單片機(jī)定時(shí)器 /控制器控制 定時(shí)器共有兩個(gè)控制字，有軟件寫(xiě)入 TMOD 和 TCON 兩個(gè) 8 位寄存器，用來(lái)設(shè)置兩個(gè) T0 或 T1 的操作模式和控制功能。當(dāng) AT89C51 系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，連個(gè)寄存器所有位都被清零 [7]。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12頁(yè) 工作模式寄存器 TOMD TOMD 用于控制 T0 和 T1 工作模式，其各位的定義格式如 表 所示 。 表 工作模式寄存器 TMOD 的位定義 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATB C/T M1 MO GATE C/T M1 MO 定時(shí)器 T1 定時(shí)器 T0 其中，低四位用于 T0，高 4 位用于 T1。 控制寄存器 TCON 定時(shí)器控制寄存器 TCON 除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址，各位定義及格式如 表 所示。 表 控制寄存器 TCON 的位定義 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 89H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TCON 各位的作用如下。 TF1(): T1 溢出標(biāo)志 位。 TF0(): T0 溢出標(biāo)志位。其功能和操作情況同 TF1。 TR1(): T1 運(yùn)行控制位?？赏ㄟ^(guò)軟件置 1 或清 0 來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉 T1.在程序中用指令 “SETB TR1”使 TR1 位置 1，定時(shí)器 T1 便開(kāi)始計(jì)數(shù)。 TR0(): T0 運(yùn)行控制位。其功能及操作情況同 TR1。 TE1,IT1,IT0(~):外部中斷 INT1 和 INT0 請(qǐng)求及請(qǐng)求方式控制位。 89C51 復(fù)位時(shí)， TCON 的所有位被清 0[7]。 控制過(guò)程軟件設(shè)計(jì) 脈沖分配 實(shí)現(xiàn) 脈沖分配（也就是通電換相控制）的方法有兩種：軟件法和硬件法。軟件法是完全用軟件的方式，按照給定的通電換相順序，通過(guò)單片機(jī)的 I/O 向驅(qū)動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13頁(yè) 電路發(fā)出控制脈沖，設(shè)定四相八拍工作方式通電換相得：正序?yàn)锳ABBBCCCDDDA，反序?yàn)?AADDDCCCBBBAA 注： ： A 相驅(qū)動(dòng) ， ： B 相驅(qū)動(dòng) ， ： C 相驅(qū)動(dòng) ， : D 相驅(qū)動(dòng) 。 四相八拍控制字如下表 所示 。 表 四相八拍工作方式的控制字 通電狀態(tài) 控制字 A 0 0 0 1 01H AB 0 0 1 1 03H B 0 0 1 0 02H BC 0 1 1 0 06H C 0 1 0 0 04H CD 1 1 0 0 0CH D 1 0 0 0 08H DA 0 0 0 1 01H 通過(guò)連續(xù)的向 ，來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)不斷的運(yùn)行。 加減速定位曲線設(shè)定 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)移動(dòng)的時(shí)，要經(jīng)歷升速，恒速，減速過(guò)程，如果啟動(dòng)時(shí)一次將速度升到給定速度，由于啟動(dòng)頻率超過(guò)極限啟動(dòng)頻率，步進(jìn)電機(jī)就有失步現(xiàn)象，因此會(huì)造成不能 正常啟動(dòng)，如果到終點(diǎn)時(shí)突然停下來(lái)，由于慣性作用 ，步進(jìn)電機(jī)會(huì)發(fā)生過(guò)沖現(xiàn)象，會(huì)造成位置精度降低。如果升速非常緩慢的升降速，步進(jìn)電機(jī)雖然不會(huì)發(fā)生失步和過(guò)沖現(xiàn)象，但影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率，所以，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的加減速要有嚴(yán)格的要求，那就
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