【導(dǎo)讀】步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)，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(jìn)電機(jī)由于其本身的特點(diǎn)，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(jì)采用8位單片機(jī)AT89S52對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)I/O口輸出的具有。4個(gè)按鍵來(lái)對(duì)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制，并用數(shù)碼管顯示電機(jī)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(shí)器中斷程序及外部中斷程序。 主程序設(shè)計(jì) 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(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)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(shí)器、外部中斷；對(duì) P1 口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)速度，對(duì)方向值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn) 電機(jī)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(jìn)電機(jī)按四相單四拍運(yùn)行，系統(tǒng)上電后在沒(méi)有操作的情況下，步進(jìn)電機(jī)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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 30 定時(shí)中斷設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是給電機(jī)各繞組按一定的時(shí)間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電流，步進(jìn)電機(jī)才會(huì)旋轉(zhuǎn)，時(shí)間間隔越短，速度就越快。在這個(gè)系統(tǒng)中，這個(gè)時(shí)間間隔是用定時(shí)器重復(fù)中斷一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時(shí) 間間隔就是調(diào)節(jié)定時(shí)器 的中斷次數(shù)，因而在定時(shí)器中斷程序中，要做的工作主要是判斷電機(jī)的運(yùn)行方向、發(fā)下一個(gè)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(shí)中斷程序流程圖 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 31 外部中斷設(shè)計(jì) 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(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時(shí)器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，也就是改變了電機(jī)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(shí)，不改變?cè)瓟?shù)值返回， 小于 7 時(shí)，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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 32 6 結(jié)論 本文主要研究步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題，并且進(jìn)行了硬件結(jié)構(gòu)和軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)按鍵控制電機(jī)運(yùn)行，且電機(jī)執(zhí)行命令時(shí)有速度顯示。 本文主要研究結(jié)論如下： (1) 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)單片機(jī)原理，設(shè)計(jì)了能夠通過(guò)按鍵控制的帶有數(shù)碼顯示的執(zhí)行元件即步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的基本功能，達(dá)到了研究目的。 (2) 硬件電路 中以 AT89S52 單片機(jī)為核心進(jìn)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(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。 (3) 軟件采用 C 語(yǔ)言的方式，在 AT89S52 單片機(jī) C51 環(huán)境上進(jìn)行相應(yīng)軟件的編寫(xiě)，進(jìn)行了鍵盤(pán)、顯示和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交互。 (4) 經(jīng)測(cè)試硬件和軟件，單片機(jī)能夠識(shí)按鍵指令，并帶有數(shù)碼管顯示，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、加速、減速、換向的功能，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 (5) 存在問(wèn)題：沒(méi)有速度檢測(cè)裝置，不能進(jìn)行測(cè)速，沒(méi)有反饋模塊，不能進(jìn)行速度的校正，控制精度較低。 (6) 改進(jìn)方向：增加速度檢測(cè)裝置，提高速度控制精度；采用 PWM 方法進(jìn)行調(diào)速，可以增加選擇速度級(jí)別控制。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 33 致 謝 看似漫長(zhǎng)的學(xué)生生涯即將結(jié)束了，心里實(shí)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(guò)我的人們表示最誠(chéng)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(duì)我的工作、學(xué)習(xí)和生活均給予了無(wú)微不至的關(guān)懷，在此表示深深地謝意。在課題設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室板焊接、論文撰寫(xiě)等各個(gè)方面，張老師給予了悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。張老師敏銳的洞察力、淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度及忘我的奉獻(xiàn)精神，是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的楷 模。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，特別感謝我周?chē)耐瑢W(xué)給予我的無(wú)私幫助，、他們對(duì)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(jì)。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(guò)許許多多老師、同學(xué)和領(lǐng)導(dǎo)的熱情關(guān)懷和無(wú)私幫助，在此謹(jǐn)向他們表示最衷心的感謝和最誠(chéng)摯的謝意！感謝他們對(duì)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(guò)我的朋友，在這里請(qǐng)接受我真摯的謝意。 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 34 參考文獻(xiàn) [1] 王曉明 ,胡曉柏 .電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)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(shù)康 .步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)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(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020, 3: 2335. [4] 史震 ,張鵬， ,鞏冰 .自動(dòng)控制元件 [M].北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 , 2020, 2: 1367. [5] 樊新軍 ,馬愛(ài)芳等 .電機(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京 :中國(guó)電力出版社 , 2020,8: 7685. [7] 方大千 . 新編電動(dòng)機(jī) 控制線路 430 例 [M].北京 :金盾出版社 , 2020, 4: 6567. [8] 王曉明 . 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)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(jī)電傳動(dòng)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(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京 : 科學(xué)出版社出版 , 2020, 5: 5466. [11] 陶國(guó)彬 . 電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :科學(xué)出版社 , 2020, 9: 1222. [12] 田淑珍 .步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 [M].北京 :機(jī) 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(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)與項(xiàng)目實(shí)例 [J].北京 :中國(guó)電力出版社 , 2020(4): 5665. [15] 劉國(guó)永 .陳杰平 .單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].安徽 :安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào) , 2020, 16(4): 6163. [16] 孫笑輝 ,韓曾晉 .減少感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法 [J].天津 :電氣傳動(dòng) , 2020(1): 811. [17] Bruce Kieburtz R. The Step MotorThe Next Advance in Control Systems [J]. IEEE 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 37 附錄 2：源程序 include include define uint unsigned int sbit k1=P3^4。 /*啟動(dòng)開(kāi)關(guān) */ sbit k2=P3^5。 /*換向開(kāi)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(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì) 38 TMOD=0x01。 /*用 TR0 和 TR1 來(lái)控制 T1 和 T0 的啟動(dòng)、定時(shí)器模式、工 作方式 1 十六位計(jì)數(shù)器 */ ET0=1。 /*允許定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷 */ EA=1。 /*總開(kāi)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(shí)計(jì)數(shù)