【文章內(nèi)容簡介】 器件的安全運行，另外，還應(yīng)有較高的效率、較小的功耗、較低的成本。這就必須要設(shè)計合理的線路，選用合適的功率器件。驅(qū)動級的功率放大器件有中功率晶體管、大功率晶體管、大功率達林頓晶體管、可控硅、可關(guān)斷可控硅、場效應(yīng)功率管、雙極型晶體管與場效應(yīng)功率管的復(fù)合管以及各種功率模塊等。目前步進電機常用的驅(qū)動方式有單電壓驅(qū)動(包括單電壓串電阻驅(qū)動)、雙電壓驅(qū)動(包括高低壓驅(qū)動)、斬波恒流驅(qū)動和細分驅(qū)動等。以下分別簡單介紹前二種驅(qū)動方式的工作原理和優(yōu)缺點。將在后面詳細介紹細分驅(qū)動方式。 步進電動機驅(qū)動技術(shù)分析 單電壓驅(qū)動單電壓驅(qū)動是指在電動機繞組工作過程中，只用一個方向電壓對繞組供電。，前面推動級輸出信號In作用于三極管的基級，其集電極接電動機的一相繞組，繞組另一端直接與電源電壓連接。因此，當(dāng)三極管導(dǎo)通時，電源電壓全部作用在電動機繞組上。歸結(jié)起來，單電壓驅(qū)動器有如下特點：線路簡單，成本低，低頻時響應(yīng)較好；有共振區(qū)，高頻時，帶載能力迅速下降。 單電壓驅(qū)動的原理圖單電壓驅(qū)動的致命弱點是繞組導(dǎo)通的回路電氣時間常數(shù)較大，致使導(dǎo)通時繞組電流上升較慢、使電機在導(dǎo)通脈寬T接近時繞組電流迅速下降。由于，故要減小電氣時間常數(shù)的方法是減小繞組的電感或增加繞組回路的電阻R。對于確定的步進電動機，繞組電感已經(jīng)確定。因此在電路中只有用增加回路電阻的方法。即單電壓串電阻驅(qū)動。單電壓串電阻驅(qū)動的主要缺點是損耗大，效率低。對比前述單電壓驅(qū)動，其導(dǎo)通時銅損為，而串電阻后的導(dǎo)通銅損為，所以電源提供的功率大部分都消耗在串聯(lián)電阻上。雙電壓驅(qū)動的基本思想是在較低頻段用較低的電壓驅(qū)動，而在高頻段用較高電壓驅(qū)動。電源直接接到由大功率管和二極管組成的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)上。當(dāng)關(guān)斷時，低壓電源通過給電路提供驅(qū)動電壓，當(dāng)導(dǎo)通時，高壓電源通過給電路提供驅(qū)動電壓，處于反向截止?fàn)顟B(tài)，低壓電源自動停止供電。 雙電壓驅(qū)動的原理圖，初看起來，與雙電壓驅(qū)動電路似乎差別不大，但實際上工作過程截然不同。圖中所示為每相的單元線路。主回路由高壓管、電動機繞組、低壓管串聯(lián)而成。加高壓，加低電壓，電動機繞組回路不串電阻。在每相導(dǎo)通期間。當(dāng)為高電平時，該相導(dǎo)通；當(dāng)為低電平時，該相截止。高壓管的輸入信號是由信號的前沿信號獲得的，前沿與同步。但脈沖寬度要比小得多，高低壓驅(qū)動可保證在很寬的頻段內(nèi)都能保證相繞組有較大的平均電流，在截止時又能迅速釋放，因此能產(chǎn)生較大的且較穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩，因此驅(qū)動系統(tǒng)可得到較高的響應(yīng)。 高低壓驅(qū)動的原理圖IHILtt00 高低壓管輸入信號　本章小結(jié)本章分別從步進電機的分類和步進電機的工作原理以及步進電機的工作特點等方面詳細的介紹了步進電機。 其中步進電機的分類是從總體上介紹了步進電機的情況；步進電機的原理一節(jié)是就本設(shè)計所使用的感應(yīng)子式步進電機的工作原理做了詳細的介紹，應(yīng)該屬于是重點掌握的部分；步進電機的工作特點一節(jié)詳細的清楚的一條一條的列出了步進電機的工作特點，了解這些特點對我們步進電機的選擇和應(yīng)用具有很好的參考作用?？偟膩碚f通過這一章的介紹，我們對步進電機有了一個總體的也比較全面的了解和掌握。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 本課題主要采用單片機AT89C52和脈沖分配器芯片8713實現(xiàn)對步進電動機的換相控制、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)向控制。脈沖分配器的主要作用是把單片機輸出的控制脈沖信號, 經(jīng)過邏輯組合轉(zhuǎn)換成為各相繞組通、斷電的時序邏輯信號, 使步進電機按確定的方式工作。系統(tǒng)的具體功能和要求如下： ； 。 、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制； 。 ，最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分； 單片機最小系統(tǒng) 單片機原理簡介 單片機（singlechip microputer）是把微型計算機主要部分都集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機[12]。圖31中表示單片機的典型結(jié)構(gòu)圖。由于單片機的高度集成化，縮短了系統(tǒng)內(nèi)的信號傳送距離，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)配置，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度，同時它的指令系統(tǒng)又很適合于工業(yè)控制的要求，所以單片機在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用[13,14]。圖31典型單片機結(jié)構(gòu)圖 單片機的應(yīng)用系統(tǒng) 單片機在進行實時控制和實時數(shù)據(jù)處理時，需要與外界交換信息。人們需要通過人機對話，了解系統(tǒng)的工作情況和進行控制。單片機芯片與其它CPU比較，功能雖然要強得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi)ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構(gòu)成實際的應(yīng)用系統(tǒng)時需要加以擴展，以適應(yīng)不同的工作情況。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成基本上如圖32所示。圖32 單片機的應(yīng)用系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置的狀況，可以分為最小應(yīng)用系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)、典型應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計是設(shè)計一款最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)量的輸入/輸出控制、時序控制等。對于片內(nèi)有ROM/EPROM的芯片來說,最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶體振蕩器、復(fù)位電路和電源的單個芯片；對與片內(nèi)沒有ROM/EPROM芯片來說，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了應(yīng)配置上述的晶振、復(fù)位電路和電源外，還應(yīng)配備EPROM或EEPROM作為程序存儲器使用[15,16]。 AT89C52簡介 AT89C52的主要參數(shù)如表31所示：表31 AT89C52的主要參數(shù)型號存儲器定時器I/0串行口中斷速度（MH）其它特點E178。PROMROMRAM89C528K1282321624低電壓AT89C52含E178。PROM電可編閃速存儲器。有兩級或三級程序存儲器保密系統(tǒng)，防止E178。PROM中的程序被非法復(fù)制。不用紫外線擦除，提高了編程效率。程序存儲器E178。PROM容量可達20K字節(jié)。AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其引腳如圖23所示[17,18]。圖33 單片機的引腳排列： 與MCS51 兼容8K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選