【正文】 最簡單的是勻加速和勻減速曲線，如 下圖所示 ： 圖 加減速曲線圖 其加減速曲線都是直線，因此容易編程實現(xiàn)。按直線加速時，加速度是不變的，因此要求轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該是不變的。但是，由于步進電動機的電磁轉(zhuǎn)矩玉轉(zhuǎn)速時非曲線關(guān)系，因而加速度玉頻率也應(yīng)該是非曲線關(guān)系。因此，實際上當轉(zhuǎn)速增加時，轉(zhuǎn)矩下降，所以，按直線加速時， 有可能造成因轉(zhuǎn)矩不足而產(chǎn)生失步的現(xiàn)象。 采用指數(shù)加、減速曲線或 S 形（分段指數(shù)曲線）加、減速曲線是最好的 選擇。步進電機的運行可以根據(jù)距離的長短分如下 3 種情況處理 ： 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 18 1. 短距離 由于距離較短，來不及升到最高速，因此，在這種情況下，步進電機以潔凈啟動頻率運行，運行過程沒有加、減速。 2. 中、短距離 在這樣的距離里，步進電機只有加、減速過程，而沒有恒速過程。 3. 中、長距離 在 這樣的距離里，步進電機不經(jīng)有加、減速過程，而且還有恒速過程。 由于距離較長，要盡量縮短用時，保證快速反應(yīng)性。因此，在加速時，盡量用接近啟動頻率啟動，在恒速時，盡量工作在最高速。 單片機在用定時器法調(diào)速時，用改變定時常數(shù)的方法來改變輸入步進 脈沖頻率，達到改變轉(zhuǎn)速的目的，對于 MCS51系列單片機，其定時器屬于加 1 定時器。因此，在步進電機加速時，定時常數(shù)應(yīng)增加；減速時，定時常數(shù)應(yīng)減小。如果采用非線性加、減速曲線，要用 離散法將加減速曲線離散化，將離散所得的轉(zhuǎn)速序列所對應(yīng)的定時常數(shù)序列，做成表格存儲在程序存儲器重。在程序運行中，使用查表得 方式重裝定時常數(shù)，這樣做比用計算機節(jié)省時間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 19 圖 基于單片機的步進電機控制程序框圖 是 否 是 否 否 反轉(zhuǎn) 改變 狀態(tài) =0？ 正轉(zhuǎn) 加速步數(shù)減 1 極步數(shù)減 1 級步數(shù) =0？ 加速 1 級計算級步數(shù) 加速步數(shù) =0？ 指針指向恒速 減速步數(shù)減 1 級步數(shù)減 1 復位 級步數(shù) =0？ 減速一級計算級步數(shù) 減速步數(shù) =0？ 是 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 20 第五章 步進電機的程序設(shè)計 程序框圖 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，可畫出控制步進電機正反轉(zhuǎn)，加減速控制，工作方式為雙時鐘，程序框圖如上： 本程序的資源分配如下： R0—— 中間寄存器； R1—— 儲存速度級數(shù)； R2—— 儲存級數(shù)步數(shù)； R3—— 加減速狀態(tài)指針，加速時指向 35H，恒速時指向 37H，減速時指向 3AH。 32H~34H—— 存放絕對參數(shù)（假設(shè)用 3 個字節(jié)），低位在前； 35H、 36H—— 存放加速總步數(shù)（假設(shè) 2個字節(jié)），低位在前； 37H~39H—— 存放恒速總步數(shù)（假設(shè) 3 個字節(jié)），低位在前； 3AH、 3BH—— 存放減速總步數(shù)（假設(shè) 2個字 節(jié)），低位在前； —— 正轉(zhuǎn)脈沖輸入 ； —— 反轉(zhuǎn)脈沖輸入 ； —— 正轉(zhuǎn)按鈕 K1； —— 反轉(zhuǎn)按鈕 K2； —— 加速按鈕 K3； —— 減速按鈕 K4； 定時常數(shù)序列放在 ABC 為起始地址 ROM 中。初始 R3=35H,R R2 有初始值。 程序如下： ORG 0000H JNB ZZ。 JNB FZ。 ZZ:INC R0 CJNE R0,06H ZZ1。 MOV R0,00H。 ZZ1:MOV A,R0。 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 21 MOV DPTR,ABC。 MOVC A,@A+DPTR。 MOV P0 A。 FZ: DEC R0。 CJNE R0 0FFH,FZ1。 MOV R0,05H 。 FZ1:MOV A,R0。 MOV DPTR,ABC。 MOVC A,@A+DPTR。 MOV P0,A。 ABC:DB 01H 03H 02H 06H 04H RET JS:MOV R0,35。 CJNE@R0 0FFH,JS1。 INC R0。 DEC @R0。 JS1:DJNC R2 JS2。 INC R1。 MOV A R1。 MOV B,N。 MUL AB。 MOV R2 A。 JS2:MOV A,35H。 ORL A,36H。 JNB R3 37H。 MOV R0 3AH。 DEC @R0。 CJNE @R0,0FFH,JS4。 INC R0。 DEC @R0。 JS4:DJNC R2 JS5。 DEC R1。 MOV A,R1。 MOV B,N。 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 22 MUL AB。 MOV R2,A。 JS5:MOV A,3AH。 ORL A,3B。 JNB R3。 RET。 設(shè)計總結(jié) 本設(shè)計通過單片機 AT89C51 和脈沖分配 PMM8713 來控制步進電機的 正反轉(zhuǎn)，加減速 ， 以實現(xiàn) 基于 XY軸坐標的步進電機的運動控制。 利用 步進電機的 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 帶動 所聯(lián)接的 絲桿的旋轉(zhuǎn)，絲桿又帶動了 XY 工作臺 進行 直線位移。 本設(shè)計 實現(xiàn)了占用 CPU 時間少，效率高；易于控制步進電機的 轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)速；提高了步進電機的步進精度等。再有，本設(shè)計過程考慮比較周全，系統(tǒng)中 不僅 采用光電隔離電路有效地抑制電磁干擾以提高系統(tǒng)的可靠性 ，而且還可以方便靈活地控制步進電機的運行狀態(tài)，以滿足不同用戶的要求，因此常把單片機步進電機控制電路稱之為可編程步進電機控制驅(qū)動器。步進電機控制（包括控制脈沖 的產(chǎn)生和分配）使用軟件方法，即用單片機實現(xiàn)，這樣既簡化了電路，也減低了成本。 基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的步進控制器，具有相應(yīng)快，控制方便可靠等一系列 優(yōu) 點，在機電一體化、數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置、計算機外圍設(shè)備、自動記錄儀、鐘表、印刷設(shè)備等中亦得到廣泛地應(yīng)用 ，發(fā)展前景廣闊 。 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 23 參考文獻 [1] 王曉明 、 胡曉柏 ， 電動機的單片機控制 [M].北京航空航天大學出版社 ,2021年 5月第 1版：181208 [2] 劉寶延 、 程樹康 ， 步進電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng) [M] .1997年 11月第一版 ： 134167 [3] 史敬灼 ， 步進電動機伺服控制技術(shù) [M] .2021年 3月第 2版： 2335 [4] 李海濱 、 片春媛 、 許瑞雪 ， 單片機技術(shù)課程設(shè)計與項目實例 [J]. 中國電力出版社 , 2021版： 5665 [5]劉國永 , 陳杰平 . 單片機控制步進電機系統(tǒng)設(shè)計 . 安徽 : 安徽技術(shù)師范學院學報 , 2021, 16 (4) : 6163. [6]孫笑輝 ,韓曾晉 . 減少感應(yīng)電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動的方法 [J]. 電氣傳動 , 2021 (1) : 811. 步進電機控制系統(tǒng) 的設(shè)計 24 致 謝 首先誠摯的感謝我的論文指導老師，從選題的確定、論文的寫作、修改到最后定稿過程中，自始至終都傾注著老師的心血。特別是他多次詢問寫作進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，老師以嚴謹?shù)闹螌W之道、寬厚仁慈的胸懷、積極樂觀的生活態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神為我樹立了一輩子學習的典范，他的教誨與鞭策將激勵我在學習和生活的道路上勵精圖治，開拓創(chuàng)新。她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。我以 最誠摯的心意感謝張東奎老師。 在畢業(yè)設(shè)計期間，我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗和知識的老師，教會我正確的思考方式。同時 ,也 要感謝在論文寫作過程中，幫助過我 朋友 們，能夠順利完成論文，離不開他們的幫助，在此表示最深的謝意。