【文章內(nèi)容簡介】 加速控制和減速控制按鈕，分別是KKSS3，控制電路如圖 5 所示。通過 KK2 狀態(tài)變化來實現(xiàn)電機的啟動和換向功能。當 KK2 的狀態(tài)變化時， 和 的狀態(tài)來調(diào)用相應的啟動和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機的啟動和正反轉控制。 圖5 控制電路原理圖根據(jù)步進電機的工作原理可以知道，步進電機轉速的控制主要是通過控制通入電機的脈沖頻率，從而控制電機的轉速。對于單片機而言，主要的方法有：軟件延時和定時中斷在此電路中電機的轉速控制主要是通過定時器的中斷來實現(xiàn)的，該電路控制電機加速度主要是通過SS3 的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，從而改變了電機的轉速。 步進電機的驅動方式步進電機常用的驅動方式是全電壓驅動，即在電機移步與鎖步時都加載額定電壓。為了防止電機過流及改善驅動特性，需加限流電阻。由于步進電機鎖步時，限流電阻要消耗掉大量的功率，故限流電阻要有較大的功率容量，并且開關管也要有較高的負載能力。 圖6 步進電機驅動電路通過 ULN2803 構成比較多的驅動電路，電路圖如圖6所示。通過單片機的 輸出脈沖到ULN2803 的 1B4B口，經(jīng)信號放大后從 1C4C 口分別輸出到電機的A、B、C、D相。步進電機的另一種驅動方式是高低壓驅動，即在電機移步時，加額定或超過額定值的電壓，以便在較大的電流驅動下，使電機快速移步；而在鎖步時，則加低于額定值的電壓，只讓電機繞組流過鎖步所需的電流值。這樣，既可以減少限流電阻的功率消耗，又可以提高電機的運行速度，但這種驅動方式的電路要復雜一些。驅動脈沖的分配可以使用硬件方法，即用脈沖分配器實現(xiàn)。 最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應用系統(tǒng)，即用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機、復位電路、晶振電路。 復位電路：使用了獨立式鍵盤，單片機的 P1 口鍵盤的接口。該設計要求只需4 個鍵對步進電機的狀態(tài)進行控制，但考慮到對控制功能的擴展，使用了6路獨立式鍵盤。復位電路采用手動復位，所謂手動復位，是指通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)，晶振電路用 30PF 的電容和一 12M 晶體振蕩器組成為整個電路提供時鐘頻率。如圖7所示。 圖7 復位及時鐘振蕩電路晶振電路：89C51 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構成了內(nèi)部晶振方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖7所示。其電容值一般在 530pf,晶振頻率的典型值為 12MHz,采用6MHz 的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路實用較多。 輸入顯示部分 本系統(tǒng)是基于提高智能機靈活性而設計的，對于步進電機的頻率、步數(shù)、位置和停止等通過鍵盤輸入相應指令，由單片機輸出步進電機控制信號來實現(xiàn)控制，用數(shù)碼管顯示輸入的參數(shù)并在工作時動態(tài)顯示剩下的步數(shù)。顯然，要顯示一個字型就應該使此字型的相應發(fā)光二極管點亮，實際上就是送一個不同電平的組合代表的數(shù)據(jù)到數(shù)碼管。在該步進電機的控制器中，電機可以正反轉，可以加速、減速，其中電機轉速的等級分為七級，為了方便知道電機的運行狀態(tài)和電機的轉速的等級，這里設計了電機轉速和電機的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機的 P0 口和 P2 口。采用兩個共陽數(shù)碼管作顯示。顯示電路如圖8所示。 圖8 顯示電路第一個數(shù)碼管接的 a、b、c、d、e、f、g、h 分別接 ~ 口，用于顯示電機正反轉狀態(tài)，正轉時顯示“1” ，反轉時顯示“一”，不轉時顯示“0”。第二個數(shù)碼管的 a、b、c、d、e、f、g、h分別接 ~，用于顯示電機的轉速級別，共七級，即從 1~7 轉速依次遞增，“0”表示轉速為零。 電源系統(tǒng)中包含弱電和強電兩部分，需要提供兩種電源電壓。，兩電壓不共地。其中一路給單片機供電，另一路給步進電機供電。將各部分合在一起總體電路如圖9所示 圖9 總體電路4 軟件程序設計 在步進電機系統(tǒng)中，相應的控制信號由單片機來產(chǎn)生，根據(jù)需要通過鍵盤輸入電機的轉動方向、轉動速率和轉動步數(shù)，在工作使用數(shù)碼管來動態(tài)顯示剩下的步數(shù)。所以，軟件部分由4大模塊組成： 主程序部分、定時器中斷部分、外部中斷 0 和外部中斷1 部分，其中主程序的主要功能是系統(tǒng)初始參數(shù)的設置及啟動開關的檢測，若啟動開關合上則系統(tǒng)開始工作，反之系統(tǒng)停止工作；定時器部分控制脈沖頻率，它決定了步進電機轉速的快慢；兩個外部中斷程序要做的工作都是為了完成改變速度這一功能。下面分析主程序與定時器中斷程序及外部中斷程序。 主程序的設計主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關狀態(tài)的檢測判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設置內(nèi)容較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時器、外部中斷；對 P1 口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲區(qū)送初值決定步進電機的啟動速度，對方向值存儲區(qū)送初值決定步進電機旋轉方向等內(nèi)容。若初始化 P1=11H、速度和方向初始值均設為 0，就意味著步進電機按相單四拍運行，系統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進電機不旋轉，方向值顯示“0”，速度值顯示“0”，主程序流程圖如圖10所示