【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角 。 這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn) 。 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單 。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由 8086 通過(guò) 8255A 產(chǎn)生。 此次設(shè)計(jì)采用四相式步進(jìn)電機(jī)。 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 圖 35 步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁線圈 （ 1） 步進(jìn)電機(jī)工作原理說(shuō)明 步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子由一個(gè)永久磁鐵構(gòu)成，定子分別由四組繞組組成。步進(jìn)電機(jī)組成和電氣連接分別如圖 36 和 37 所示。 圖 36 轉(zhuǎn)子和定子示意圖 圖 37 電氣連接示意圖 當(dāng) S1 連通電源后，定子磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)靠近轉(zhuǎn)子為 N 極，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子為 S 極才磁場(chǎng)，這樣的定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的固有磁場(chǎng)發(fā)生作用，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，正確地S S4 的送電次序，就能控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向。 例如：若送電的順序?yàn)?S1 閉合 斷開(kāi) S2 閉合 斷開(kāi) S3 閉合斷開(kāi) S4 閉合 斷開(kāi)，周而復(fù)始的循環(huán)，在定子和轉(zhuǎn)子共同作用下，電機(jī)就瞬時(shí)針旋轉(zhuǎn)： 若送電的順序?yàn)?S4 閉合 斷開(kāi) S3 閉合 斷開(kāi) S2 閉合 斷開(kāi) S1 閉合 斷開(kāi)，周而復(fù)始的循環(huán)，則電機(jī)就逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，原理同理。 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 電機(jī)驅(qū)動(dòng) ULN2021A 簡(jiǎn)介 ULN2021 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成。ULN2021 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2021A 管腳如圖 38 所示。 圖 38 ULN2021A 管腳圖 ULN2021 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。 ULN2021 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。 ULN2021 內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列 16 腳封裝 ,NPN 晶體管矩陣 ,最大驅(qū)動(dòng)電壓 =50V,電流 =500mA,輸入電壓 =5V,適用于 TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。 ULN 是集成達(dá)林頓管 IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管 ,它的輸出端允許 通過(guò)電流為 200mA，飽和壓降 VCE 約 1V 左右，耐壓 BVCEO 約為 36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電 器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2021 時(shí)，上拉 2K 的電阻較為合適，同時(shí)， COM 引腳應(yīng)該懸空或接電源。ULN2021 是一個(gè)非門電路，包含 7 個(gè)單元，單獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA， 9 腳可以懸空。 由于 ULN2021 有這些特點(diǎn)，所以經(jīng)常作為顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。 ULN2021A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 所示。 圖 39 ULN2021A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 310 電機(jī)模塊原理圖 顯示模塊 數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰的反映出來(lái)，被人們的視覺(jué)器官所接受。顯示器件采用七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動(dòng)下，顯示出直觀、清晰的數(shù)字符號(hào)。本設(shè)計(jì)所采用的是半導(dǎo)體數(shù)碼管，是用發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱 LED）組成的字形來(lái)顯示數(shù)字，七個(gè)條形發(fā)光二極管排列成七段組合字形，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù) 碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼管有共陽(yáng)極和共陰極兩種類型，共陽(yáng)極數(shù)碼管的七個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起，而七個(gè)陰極則是獨(dú)立的。共陰極數(shù)碼管與共陽(yáng)極數(shù)碼管相反，七個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起，而陽(yáng)極是獨(dú)立的。 當(dāng)共陽(yáng)極數(shù)碼管的某一陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)的二極管發(fā)光，可根據(jù)字形使武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 某幾段二極管發(fā)光，所以共陽(yáng)極數(shù)碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。共陰極數(shù)碼管則需要輸出高電平有效的譯碼器去驅(qū)動(dòng)。七段顯示數(shù)碼管的外部引線排列如圖 311，共陽(yáng)極數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖如圖 312 所示。 圖 311 數(shù)碼管外引線排列 圖 312 共陽(yáng)極數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖 在多位 LED 顯示時(shí)，為了節(jié)省 I/O 口線，簡(jiǎn)化電路，降低成本，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式是一位一位地分 時(shí)輪流各位顯示器，對(duì)每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間輪流點(diǎn)亮一次，形成動(dòng)態(tài)顯示。 圖 顯示模塊原理圖 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 4 系統(tǒng)軟件部分 整體流程圖及主程序 系統(tǒng)的整體軟件流程圖如圖 41 所示 開(kāi) 始按 下 某 一 數(shù) 字 鍵數(shù) 碼 管 顯 示 轉(zhuǎn) 動(dòng) 次數(shù) 和 轉(zhuǎn) 動(dòng) 角 度按 下 開(kāi) 始 鍵電 機(jī) 按 數(shù) 碼 管 顯 示的 數(shù) 字 開(kāi) 始 運(yùn) 行停 止 鍵 是 否 被 按 下電 機(jī) 完 成 指 定 運(yùn) 行次 數(shù) 后 停 止否清 零 鍵 是 否 被 按 下電 機(jī) 停 止 運(yùn) 行是數(shù) 碼 管 清 零是否 圖 41 系統(tǒng)流程圖 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 主程序如下： void main() //主函數(shù) { TMOD=0x01。 //T0 工作方式 1 TH0=0xd8。 //設(shè)初值， 秒觸發(fā)一次 TL0=0xf0。 TR0=0。 //關(guān)閉 T0 定時(shí)器 ET0=1。 //允許 T0 定時(shí)器中斷 EA=1。 //開(kāi)啟總中斷允許 P2=0x03。 while(1) { scan()。 show()。 if(num1==0) //若電機(jī)運(yùn)行次數(shù)已達(dá)到設(shè)定值，則關(guān)時(shí)器 { //并將狀態(tài)位置 0 TR0=0。 status=0。 } } } 按鍵 流程圖及程序 按鍵流程圖如圖 42 所示 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 開(kāi) 始某 一 數(shù) 字 鍵 被 按下 ， 則 寄 存 器 被 賦予 相 應(yīng) 值開(kāi) 始 鍵 被 按 下 ， 寄 存 器將 值 傳 給 電 機(jī) 模 塊 ， 電機(jī) 開(kāi) 始 轉(zhuǎn) 動(dòng)停 止 鍵 被 按 下 ， 則寄 存 器 被 清 零 ， 電機(jī) 停 止 轉(zhuǎn) 動(dòng)結(jié) 束 圖 42 按鍵模塊流程圖 按鍵模塊程序如下： void scan() //按鍵掃描 { if(START==0amp。amp。status==0) //開(kāi)始鍵：只有當(dāng)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)才有效，且將狀態(tài)位置 1； { //并開(kāi)啟定時(shí) 器（電機(jī)重新開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)）。 delay(10)。 if(START==0amp。amp。status==0) { status=1。 TR0=1。 //開(kāi)定時(shí)器 0 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 num1=num。 } } if(SET==0amp。amp。status==1) //停止鍵：只有當(dāng)電機(jī)運(yùn)行是有效，將狀態(tài)位置 0； { //并關(guān)閉定時(shí)器（電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)）。 delay(10)。 if(SET==0amp。amp。status==1) { sta