【導(dǎo)讀】步進電機又稱脈沖電動機，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件。頻率有著嚴(yán)格的同步關(guān)系。步進電機由于其本身的特點，在具體的應(yīng)用中有利于裝。置或設(shè)備的小型化和降低成本。因而，廣泛地應(yīng)用在眾多的領(lǐng)域中并得以不斷的發(fā)。本設(shè)計采用8位單片機AT89S52對步進電機進行控制，通過I/O口輸出的具有。4個按鍵來對電機的狀態(tài)進行控制，并用數(shù)碼管顯示電機的轉(zhuǎn)速。

　　

【正文】 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。 主程序設(shè)計 主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關(guān)狀態(tài)的檢測判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)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(zhuǎn)方向等內(nèi)容。若初始化P1=11H、速度和方向初始值均設(shè)為 0，就意味著步進電機按四相單四拍運行，系統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進電機不旋轉(zhuǎn)，方向值顯示 “0”，速度值顯示 “0”，主程序流程圖如圖 所示。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 29 脈 脈 脈脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 0 脈YYNN脈 脈 圖 主程序流程圖 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 30 定時中斷設(shè)計 步進電機的轉(zhuǎn)動主要是給電機各繞組按一定的時間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電流，步進電機才會旋轉(zhuǎn)，時間間隔越短，速度就越快。在這個系統(tǒng)中，這個時間間隔是用定時器重復(fù)中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時 間間隔就是調(diào)節(jié)定時器 的中斷次數(shù)，因而在定時器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機的運行方向、發(fā)下一個脈沖，以及保存當(dāng)前的各種狀態(tài)。程序流程圖如圖 所示。 T 0 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 ？Y脈 脈 脈 脈 脈N 圖 定時中斷程序流程圖 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 31 外部中斷設(shè)計 外部中斷所要完成的工作是根據(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，也就是改變了電機的轉(zhuǎn)速。速度增加按鈕 S2 為 INT0 中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當(dāng)值等于 7 時，不改變原數(shù)值返回， 小于 7 時，數(shù)據(jù)加 1 后返回；速度減少按鈕 S3，當(dāng)原數(shù)據(jù)不為 0，減 1 保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為 0 則保持不變。程序流程圖如圖 所示。 I N T 0 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 = 脈 脈 脈 脈脈 脈 + 1脈 脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈YNYNI N T 1 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 = 脈 脈 脈 脈脈 脈 1脈 脈 脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈脈 脈 脈 脈YNYN圖 外部中斷程序流程圖 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 32 6 結(jié)論 本文主要研究步進電機控制器設(shè)計問題，并且進行了硬件結(jié)構(gòu)和軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了通過按鍵控制電機運行，且電機執(zhí)行命令時有速度顯示。 本文主要研究結(jié)論如下： (1) 本設(shè)計中，根據(jù)單片機原理，設(shè)計了能夠通過按鍵控制的帶有數(shù)碼顯示的執(zhí)行元件即步進電機，實現(xiàn)了電機的基本功能，達到了研究目的。 (2) 硬件電路 中以 AT89S52 單片機為核心進行了按鍵輸入、最小系統(tǒng)、電源電路、LED 數(shù)碼管顯示和電機驅(qū)動的設(shè)計。 (3) 軟件采用 C 語言的方式，在 AT89S52 單片機 C51 環(huán)境上進行相應(yīng)軟件的編寫，進行了鍵盤、顯示和電機驅(qū)動模塊等軟件設(shè)計，實現(xiàn)了良好的人機交互。 (4) 經(jīng)測試硬件和軟件，單片機能夠識按鍵指令，并帶有數(shù)碼管顯示，實現(xiàn)了步進電機的啟動、加速、減速、換向的功能，達到設(shè)計要求。 (5) 存在問題：沒有速度檢測裝置，不能進行測速，沒有反饋模塊，不能進行速度的校正，控制精度較低。 (6) 改進方向：增加速度檢測裝置，提高速度控制精度；采用 PWM 方法進行調(diào)速，可以增加選擇速度級別控制。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 33 致 謝 看似漫長的學(xué)生生涯即將結(jié)束了，心里實在舍不下這美麗的校園，更舍不得朝夕相處的老師和同學(xué)們。在本科畢業(yè)論文完成之際，我要向所有支持、關(guān)心、幫助過我的人們表示最誠摯的謝意！ 本課題是在張勛才老師的悉心指導(dǎo)和殷切關(guān)懷下順利完成的，張老師對我的工作、學(xué)習(xí)和生活均給予了無微不至的關(guān)懷，在此表示深深地謝意。在課題設(shè)計、實驗室板焊接、論文撰寫等各個方面，張老師給予了悉心指導(dǎo)和無私幫助。張老師敏銳的洞察力、淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度及忘我的奉獻精神，是我永遠學(xué)習(xí)的楷 模。 在畢業(yè)設(shè)計期間，特別感謝我周圍的同學(xué)給予我的無私幫助，、他們對我的理解、支持和關(guān)心，使我能夠安心完成這次畢業(yè)設(shè)計。謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝！ 在將近四年的學(xué)習(xí)生涯里，曾經(jīng)得到過許許多多老師、同學(xué)和領(lǐng)導(dǎo)的熱情關(guān)懷和無私幫助，在此謹(jǐn)向他們表示最衷心的感謝和最誠摯的謝意！感謝他們對我學(xué)習(xí)、生活上的幫助和關(guān)心。 最后，再次衷心感謝那些曾默默支持過我的朋友，在這里請接受我真摯的謝意。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 34 參考文獻 [1] 王曉明 ,胡曉柏 .電動機的單片機控制 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020, 5(1): 181208. [2] 劉寶延 ,程樹康 .步進電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng) [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 , 1997(1): 4352. [3] 李忠杰 . 步進電動機應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 , 2020, 3: 2335. [4] 史震 ,張鵬， ,鞏冰 .自動控制元件 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 , 2020, 2: 1367. [5] 樊新軍 ,馬愛芳等 .電機技術(shù)及應(yīng)用 [M].武漢 :華中科技大學(xué)出版社 , 2020, 7: 1417. [6] 李永海 . 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京 :中國電力出版社 , 2020,8: 7685. [7] 方大千 . 新編電動機 控制線路 430 例 [M].北京 :金盾出版社 , 2020, 4: 6567. [8] 王曉明 . 電動機的單片機控制 [M].北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020, 3: 123137. [9] 吳清，劉小成，夏春明 . 機電傳動控制 [M]. 上海市 :華東理工大學(xué)出版社 , 2020, 2: 6574. [10] 坂本正文 . 步進電機應(yīng)用技術(shù) [M].北京 : 科學(xué)出版社出版 , 2020, 5: 5466. [11] 陶國彬 . 電動機應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :科學(xué)出版社 , 2020, 9: 1222. [12] 田淑珍 .步進電動機的工作原理 [M].北京 :機 械工業(yè)出版社 , 2020: 3143. [13] 胡建華 ,廖文和 ,周儒榮 .CNC 系統(tǒng)中幾種升降速控制曲線的研究與比較 [J].南京 :南京航空航天大學(xué)出版社 , 2020(6): 707711. [14] 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].北京 :中國電力出版社 , 2020(4): 5665. [15] 劉國永 .陳杰平 .單片機控制步進電機系統(tǒng)設(shè)計 [J].安徽 :安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報 , 2020, 16(4): 6163. [16] 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].天津 :電氣傳動 , 2020(1): 811. [17] Bruce Kieburtz R. The Step MotorThe Next Advance in Control Systems [J]. IEEE 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 35 Transactions on Automatic Control, 2020, 9(1): 98104. [18] Li Zhongbo. Study on DRIVING System of Threephase Hybrid Stepping Motor [J]. Sixth International Conference on Electrical Machines and Systems, 2020, 2: 608610. [19] Wale J D, Pollock C. Hybrid Stepping Motors and Drives [J]. Power Engineering Journal February, 2020, 15(1): 512. [20] Suleiman BANIHANI ， Khalid ALWIDYAN, Ahmad ALJARRAH, Mohammad ABABNEH. A Geic Algorithm Based Lookup Table Approach for Optimal Stepping Sequence of OpenLoop Stepper Motor Systems [J]. Control Theory and Applications, 2020(1): 98104. 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 36 附 錄 附錄 1：系統(tǒng)總圖 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10U1AT89S521K10K10nFVCCS1S2S330pF12A1f2g3e4d5c8DP7b9a10DS1A1f2g3e4d5c8DP7b9a10DS21234567816151413121110910KVCC231K1231K2P34P35P34P3510K 10KVCCP32P33P32P331K1KVCCIN11IN22IN33IN44IN55IN66IN77OUT116OUT314OUT413OUT512OUT611OUT710OUT215COM9GND8U4ULN2020AP10P11P12P13VCCVCCP10P11P12P1310KVCCNPN NPNVCC12JP112JP210uF 10uFVin VoutGND7805123412345JP3 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 37 附錄 2：源程序 include include define uint unsigned int sbit k1=P3^4。 /*啟動開關(guān) */ sbit k2=P3^5。 /*換向開關(guān) */ sbit s2=P3^2。 /*加速按鈕 */ sbit s3=P3^3。 /*減速按鈕 */ sbit p20=P2^0。 sbit p21=P2^1。 void delay(uint t)。 code uint state[]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8}。 uint speed,count,i,t,U,N。 main() { P0=0xc0。 P1=0X11。 speed=0。 p20=1。 p21=1。 t=0。 speed=0。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 38 TMOD=0x01。 /*用 TR0 和 TR1 來控制 T1 和 T0 的啟動、定時器模式、工 作方式 1 十六位計數(shù)器 */ ET0=1。 /*允許定時計數(shù)器 T0 溢出中斷 */ EA=1。 /*總開關(guān) 允許中斷 */ EX0=1。 /*允許外部中斷 0 中斷 */ EX1=1。 /*允許外部中斷 1 中斷 */ TH0=0xcf。 /*T0 高八位 */ TL0=0x2c。 /*T0 低八位 */ while(1) { if(k1==0) { P0=0xc0。 speed=0。 p20=1。 p21=1。 TR0=0。 /*定時計數(shù)