【文章內(nèi)容簡介】 反轉： 1000 1001 0001 0011 0010 0110 0100 1100 給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。轉子轉一步所轉的角度稱為步距角，常用θ表示。 θ=360176。/(Z*N) （31）其中，Z為轉子齒數(shù)；N為一個周期的運行拍數(shù)。如上述的二相8拍方式，則其步距角為360176。/（50*8）=176。 兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調(diào)整控制脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。本設計中在各脈沖之間加入延時函數(shù)，通過改變該延時函數(shù)的大小達到控制速度的目的。其轉速n為： n=60f/ZN=60f*360176。/(ZN*360176。)=(θ/6176。)f （r/min） （32） 基于TA8435H芯片的步進電機細分方式 （1） TA8435芯片特點 TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細分二相步進電機驅(qū)動專用芯片,該芯片具有以下特點： ①工作電壓范圍寬(10～40 v)。 ②輸出電流可達1．5 A(平均)和2．5 A(峰值))。 ③具有整步、半步、1／4細分、1／8細分運行方式可供選擇。 ④采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動方式。 ⑤具有正／反轉控制功能。 ⑥帶有復位和使能引腳。 ⑦可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入。其原理圖如下。 TA8435原理圖 ,TA8435主要由1個解碼器、2個橋式驅(qū)動電路、2個輸出電流控制電路、2個最大電流限制電路、1個斬波器等功能模塊組成。 （1） TA8435細分工作原理。 TA8453細分工作原理圖,第一個CK時鐘周期時,解碼器打開橋式驅(qū)動電路,電流從VMA流經(jīng)電機的線圈后經(jīng)RNFA后與地構成回路,由于線圈電感的作用,電流是逐漸增大的,所以RNFB上的電壓也隨之上升。當RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時,比較器使橋式驅(qū)動電路關閉,電機線圈上的電流開始衰減,RNFB上的電壓也相應減小。當電壓值小于比較器正向電壓時,橋式驅(qū)動電路又重新導通,如此循環(huán),電流不斷的上升和下降形成鋸齒波,。另外由于斬波器頻率很高,一般在幾十kHz,其頻率大小與所選用電容有關。在OSC作用下．電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認為輸出電流是直流。在第2個時鐘周期開始時,輸出電流控制電路輸出電壓Ua達到第2階段,比較器正向電壓也相應為第2階段的電壓,因此,流經(jīng)步進電機線圈的電流從第l階段也升至第二階段2。電流波形如圖IA第2部分。第3時鐘周期,第4時鐘周期TA8435的工作原理與第2是一樣的,只是又升高比較器正向電壓而已,輸出電流波形如圖IA中第4部分。如此最終形成階梯電流,加在線圈B上的電流,。在CK一個時鐘周期內(nèi),流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下,步進電機運轉一個細分步。（2）步進電機的應用 。 單片機與TA8453連接控制步進電機原理圖引腳M1和M2決定電機的轉動方式：MI=0、M2=O,電機按整步方式運轉。Ml=M2=0,電機按半步方式運轉。M1=O、M2=1,電機按1／4細分方式運轉。Ml=M2=1,電機按l／8步細分方式運轉。CW／CWW控制電機轉動方向,CKl、CK2時鐘輸入的最大頻率不能超過5 kHz?？刂茣r鐘的頻率,即可控制電機轉動速率。REFIN為高電平時,NFA和NFB的輸出電壓為0．8 V,REFIN為低電平時,NFA和NFB輸出電壓為0．5 V,這2個引腳控制步進電機輸入電流,電流大小與NF端外接電阻關系式為：,Io=Vref／Rnf。圖中,設REFIN=l,選用步進電機額定電流為0．4 A,Rl、R2選用1．6 Ω、2W的大功率電阻,O、C兩線不接。步進電機按二相雙極性使用,四相按二相使用時可以提高步進電機的輸出轉矩。D1～D4快恢復二極管用來泄放繞組電流?！? 實際中的步進電機[6]： BYJ系列永磁減速步進電機參數(shù)表本設計中所用電機為4相6線式28BYJ48步進電機，驅(qū)動方式為4相8拍，12相勵磁。程序中的脈沖代碼為：tab[]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}。 （正轉） ftab[]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}。 （反轉） ULN2003驅(qū)動電路設計步進電機是一種數(shù)字元件，易于和單片機接口，但是51單片機輸出電流很難驅(qū)動步進電機，必須另外設置驅(qū)動電路才行。對于小功率步進電機，常采用專用驅(qū)動IC芯片ULN2003系列（包括ULN2003/ULN280ULN2004/ULN2804）或L298等，其中ULNXX03系列是TTL電平，而ULNXX04系列是CMOS電平[7]。下面介紹ULN2003A。 ULN2003A是高耐壓、大電流達林頓陣列，由7個硅NPN達林頓管構成，其引腳示意圖如圖所示。 ULN2003A系列引腳示意圖該電路圖的特點如下：（1），在5 V工作電壓下它能與TTL和COMS電路直接連接，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。（2）工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能在關態(tài)時承受50 V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。 任務分析 根據(jù)要求，本任務采用5個獨立按鍵控制電機，分別為加速、減速、正轉、反轉和停止。步進電機使用4相6線式，驅(qū)動芯片采用ULN3002A，~~4引腳上（即4個反向器輸入端）。ULN2003A的輸出依次連接到步進電機的A、B、/A、/B這4根線上。ULN2003A的端與步進電機的公共端連接到工作電源上[8]。 ULN2003驅(qū)動電路 串口無線模塊控制電路的設計 串口無線模塊 串口無線模塊，簡單地說是可以通過串口來進行無線通信的模塊，一般是由無線收發(fā)芯片和一個帶串口的單片機組成，用戶只要了解串口通信，無需了解復雜的無線通訊知識，就能完成無線通信產(chǎn)品的開發(fā)。最普遍的應用是取代原來的有線的RS23RS485通信，采用串口無線模塊， 不用布線，能大大節(jié)省材料和人工成本，安裝十分方便，基本上是無縫連接，所以該模塊應用十分地廣泛。 串口模塊有TTL電平、RS232電平、RS485電平，使用時需區(qū)分接口類型。如要和電腦連接，可以采用USB轉TTL模塊、USB轉232模塊、USB轉485模塊和串口模塊對接就可以了。常見的YB4000發(fā)射功率是4W的大功率串口透傳無線模塊，它支持RS23TTL接口2種模式，最遠距離可以到6千米，它是真正的串口透傳工作模式，沒有數(shù)據(jù)包大小限制，延時短，約30ms左右。（1） 無線數(shù)傳模塊 TTL 本設計中使用的是無線數(shù)傳模塊 TTL，下面簡單加以介紹。該模塊的出廠默認配置如下： 工作頻率傳輸速率9600bps發(fā)射功率20dbm（100mw）串口速率9600bps數(shù)據(jù)位8bits停止位1bit奇偶校驗位無 TTL接口的模塊可以直接連接單片機的TxD、RxD收發(fā)數(shù)據(jù)，要連接電腦串口可以選擇232模塊，如果電腦沒有串口，可以通過USB轉接模塊連接電腦。模塊可以通過PC軟件來配置相關參數(shù)，同時也能通過UART接口在線設置相關參數(shù)。如：工作頻段、信道，無線傳輸速率，發(fā)射功率，串口傳輸速率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶效驗位，NET ID，NODE ID等。通訊協(xié)議詳見編程手冊。 通訊協(xié)議詳見編程手冊參數(shù)字節(jié)數(shù)說明工作頻段1433MHz / 470MHz / 868MHz / 915MHz信道11 ~ 40無線傳輸數(shù)率11200/2400/4800/9600/14400/19200/38400 bps發(fā)射功率10~7級UART數(shù)率11200/2400/4800/9600/14400/19200/38400 bpsUART數(shù)據(jù)位17位，8位，9位UART停止位11位，2位UART奇偶校驗位1No,Odd,Even（2） 數(shù)據(jù)傳輸 當模塊處于可傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)，主機可以通過串口來收發(fā)數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與正確性，需注意以下幾點： a無線傳輸匹配：同網(wǎng)絡中的模塊保證正常通訊，必須頻段、信道、NET ID都需要設置一致。 b無線通信中數(shù)據(jù)的延遲:由于無線通信發(fā)射端是從終端設備接收到一定量數(shù)據(jù)后，或等待一定的時間沒有新數(shù)據(jù)才開始發(fā)射，無線通信發(fā)射端到無線通信接收端存在著延遲，另外從無線通信接收端到終端設備也需要一定的時間，但同樣的條件下延遲時間是固定的(具體時間是由串口速率，空中速率的大小決定)。c數(shù)據(jù)流量:模塊內(nèi)部設有200字節(jié)的緩沖區(qū)，當串口數(shù)率小于等于無線傳輸速率時可保證數(shù)據(jù)的傳輸順暢，但若串口速率大于無線傳輸速率時，連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)超過緩沖區(qū)大小則可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出而導致的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。因此如需連續(xù)發(fā)送大量數(shù)據(jù)時，為避免數(shù)據(jù)丟失或錯誤，可在設置參數(shù)時使串口傳輸速率不超過無線傳輸速率。 另外，當CS腳置為低時，模塊處于休眠狀態(tài)，此時不能對其進行參數(shù)設置，也不進行數(shù)據(jù)傳輸，模塊在這個狀態(tài)下模塊功耗在5uA以下。 串行通信 通常通信的形式可以分為兩種，一種為并行數(shù)據(jù)通信，另一種則為串行數(shù)據(jù)通信。并行數(shù)據(jù)通信一次的傳輸量為8個位(1個字節(jié))，而串行數(shù)據(jù)通信則是一次只傳輸1位。 并行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)的各位同時進行傳送的通信方式。其優(yōu)點是傳送速度快；缺點是數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少根傳送線。 串行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送的通信方式，它的突出優(yōu)點是只需一對傳送線，這樣就大大降低了傳送成本，特別適應于遠距離通信；其缺點是傳送速度較低。假設并行傳送N位數(shù)據(jù)所需時間為T，那么串行傳送的時間至少為N*T。 （1）89C51單片機的串行口的結構 MCS51單片機內(nèi)部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器(SBUF)，這兩個在物理上獨立的接發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器剛只能寫入不能讀出。這個通信口既可以用于網(wǎng)絡通信，亦可以實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可以方便地構成標準的RS232接口。 89C51單片機的串行口的結構 串行口有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H ；接收器是雙緩沖結構；發(fā)送緩沖器，因為發(fā)送時CPU是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤。 （2） 89C51串行口的控制寄存器 特殊功能寄存器SCON SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志，字節(jié)地址為98H。 SCON寄存器位76543210 字節(jié)地址：98HSM0SM1SM2RENTB8RB8TI RISCON SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式。 串口通信4種工作方式SM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位異步收發(fā)器(8位數(shù)據(jù))可變10211位異步收發(fā)器(9位數(shù)據(jù))fosc/64或fosc/3211311位異步收發(fā)器(9位數(shù)據(jù))可變 SM2為多機通信控制位，主要用于方式2和方式3。當接收機的SM2=1時可以利用收到的RB8來控制是否激活RI（RB8＝0時不激活RI，收到的信息丟棄；RB8＝1時收到的數(shù)據(jù)進入SBUF，并激活RI，進而在中斷服務中將數(shù)據(jù)從SBUF讀走）。當SM2=0時，不論收到的RB8為0和1，均可以使收到的數(shù)據(jù)進入SBUF，并激活RI（即此時RB8不具有控制RI激活的功能）。通過控制SM2，可以實現(xiàn)多機通信。 在方式0時，SM2必須是0。在方式1時，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置1。 REN為允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動串行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收。 TB8用在方式2或方式3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據(jù)的奇偶校驗位，或在多機通信中，作為地址幀/數(shù)據(jù)幀的標志位(在方式0和方式1中，該位未用) 。 RB8用在方式2或方式3中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位，作為奇偶校驗位或地址幀/數(shù)據(jù)幀的標志位。在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。 TI，發(fā)送中斷標志位。在方式0時，當串行發(fā)送第8位數(shù)據(jù)結束時，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時，由內(nèi)部硬件使TI置1，向CPU發(fā)中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。 RI，接收中斷標志位。在方式0時，當串行接收第8位數(shù)據(jù)結束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，由內(nèi)部硬件使RI置1，向CPU發(fā)中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。 特殊功能寄存器PCON PCON的字節(jié)地址為87H，它的第7位SMOD是與串口通信波特率的設置有關的選擇位。SMOD()為波特率倍增位。在串行口方式方式方式3時，波特率