【文章內容簡介】 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 9 圖 3 總體硬件連線 步進電機控制電路 啟 /停控制、正 /反轉控制、工作模式控制電路分析 原理 圖如 圖 4 所示 ： 圖 4 按鍵控制圖 （ 1） K0K2 為工作模式控制開關， KO 接電時，為步進電機單三拍工作模式； K1 接電時，為步進電機雙三拍工作模式； K2 接電時 ，步進電機工作模式為三相六拍， 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 10 （ 2） K3 為啟 動 /停 止 控制開關，控制整個系統(tǒng)的開啟和關閉。 （ 3） K4 為正 轉 /反轉控制開關，控制步進電機的轉向。 （ 4） K5 速度控制（快慢兩檔）。 步進電機驅動 電路 將 80C51的 作為步進電機的輸出控制口。電路圖如下所示 ： 圖 5 步進電機的輸出控制口 顯示電路 發(fā)光二極管顯示電路 用 3個不同顏色的發(fā)光二極管來作為指示燈顯示，將 接紅燈， 接黃燈， 接綠燈， 正 轉時紅色指示燈亮，反轉時黃色指示燈亮，不轉時綠色指 示燈亮。電路圖如 下： 圖 6 指示燈接線圖 八段數(shù)碼管顯示電路 由 80C51 的 P0 口取出顯示碼，從 80C51 的 輸出位選碼，設計中我們主要 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 11 用到 4位顯示步數(shù)既可。原理圖如下： 圖 7 顯示器 接線圖 5 系統(tǒng)軟件設計 總體設計 步進電機的工作方式 （ 1）三相單三拍工作方式 在這種工作方式下 ,A、 B、 C三相輪流通電 ,電流切換三次 ,磁場旋轉一周 ,轉子向前轉過一個齒距角。因此這種通電方式叫做三相單三拍工作方式。這時步距角θ b (度 )為 mzb 360?? (公式 1) 式中 :m──步進電機工作拍數(shù) 。 z ──轉子齒數(shù) 單三拍的數(shù)學模型： 步序 控制位 工作 狀態(tài) 控制 模型 C 相 B相 A相 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H 2 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 12 3 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H 表 1 （ 2）雙三拍工作方式 這種工作方式每次都是有兩相導通 ,兩相繞組處在相同電壓之下 ,以 AB─ BC─ CA─ AB (或反之 )方式通電 ,故稱為雙三拍工作方式。以這種方式通電 ,轉子齒所處的位置相當于六拍控制方式中去掉單三拍后的三個位置。它的步距角計算公式與單三拍時的公式相同。 極分度角 /齒距角 = R + k 1/m 進一步化簡得齒數(shù) z: ? ?kmRqz ?? (公式 2) 式中 :m──相數(shù) 。 q──每相的極數(shù) 。 k──≤ (m 1)的正整數(shù) 。 R──正整數(shù) ,為 0、 3……。 雙三拍的數(shù)學模型： 步序 控制位 工作 狀態(tài) 控制 模型 C 相 B相 A相 1 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H 2 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H 3 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H 表 2 （ 3）三相六拍 工作方式 在這種工作方式下 ,繞組以 A— AB— B— BC— C— CA— A 時序 (或反時序 )轉換 6 次 ,磁場旋轉一周 ,轉子前進一個齒距 ,每次切換均使轉子轉動 1. 5176。 ,故這種通電方式稱為三相六柏工作方式。其步距角θ b 為 : 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 13 mzb 2360?? (公式 3) 式中 :m──步進電機工作拍數(shù) 。 z ──轉子齒數(shù) 三相 六拍的數(shù)學模型： 步序 控制位 工作 狀態(tài) 控制 模型 C 相 B相 A相 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H 2 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H 3 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H 4 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H 5 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H 6 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H 表 3 系統(tǒng)總體流程圖 設計說明：首先復位單片機 ，然后從 P3 口讀出開關狀態(tài) ，判斷是否啟動，沒啟動綠燈亮重新確認啟動。啟動后再次讀取 P3 口數(shù)據(jù)，判斷工作方式并將對應的用來存儲步進電機工作方式字的數(shù)組首地址值給 q。由 口的雙向開關來控制步進電機的正反轉，如果是正轉則紅燈亮，反轉則綠燈亮。在電機每走一步后，步數(shù)記數(shù)加 1，然后通過 LED 顯示把工作步數(shù)顯示出來。再從 P3口把狀態(tài)信息讀出來，與之前的 P3口的狀態(tài)信息進行比較。如果狀態(tài)信息沒有改變，電機繼續(xù)運行。如果狀態(tài)信息改變了，就需要重新返回程序的開端，對電機的運行狀態(tài)進行判斷，讓電機重新以新的狀態(tài)運行。由此，開關的狀態(tài)在電機每走一步 都會查詢一遍，做到實時地反映。 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 14 圖 8 總體流程圖 關鍵模塊設計 開始 P3口、步數(shù)清零 數(shù)碼管輸出 0 綠色顯示燈亮 以已選擇的序列輸出控制字 K1/K2/K2 選擇工作方式控制字序列 短延時 長延時 步數(shù)自增一 啟 /停按鍵K3 按下？ 正 /反轉按鍵K5 按下？ 選擇正轉控制字序列 紅燈亮 選擇反轉控制字序列 黃燈亮 啟 / 停按鍵K3 按下？ 數(shù)碼管輸出步進步數(shù) 調 速鍵K4 按下？ Y Y Y Y N N N N 武漢理工大學《計算機控制 技術 》課程設計說明書 第 頁 15 . 三相步進電機模塊設計 設計說明：在此設計中，采用的是三相步進電機，對于步進電機模塊的程序設計采用循環(huán)程序設計方法。先把正反轉向的控制模型存放在內存單元中，然后再逐一從單元中取出控制模塊并輸出。首先啟動，選擇步進電機的拍數(shù)，輸入步數(shù)，然后讀入正反轉的控制模型驅動步進電機轉動。 三相步進電機的流程框圖： 圖 9 三相步進電機的流程框圖 顯示模塊設計 設計說明：顯示模塊