【正文】 圍為 0℃至 70℃，MAX232 工作范圍為40℃至 85℃。 特點： 單 5V 電源工作 LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 兩個驅(qū)動器及兩個接受器 177。30V 輸入電平 低電源電流：典型值是 8mA 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標準 EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標準 可與 MAXim 公司的 MAX232 交換 ESD 保護大于 MILSTD883 標準的 2022V 采用 MAX232 接口的串行通信電路 V C CV s +V s G N DT 1 O U TT 2 O U TR 1 I NR 2 I NC 1 +C 2 +C 1 C 2 T 1 I NT 2 I NR 1 O U TR 2 O U TC 9V C CC 1 0V C CC 1 3U 3M A X 2 3 21122334455667788991 01 11 21 31 41 51 61 u F 1 u F1 u F1 u F1 u FC 1 1C 1 2P 3 . 0P 3 . 1圖 MAX232 串行通信電路此通信中單片機通過中斷方式接受 PC 機 發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所需信息發(fā)送到 PC 機。單片機串行接口工作在方式 1，定時器 1 按方式 2 工作，定時器預(yù)置初值為0FDH，SMOD=1 波特率為 9600b/s。單片機 口即串行輸入口通過 T2IN 口接受數(shù)據(jù)，當檢測到輸入口引腳由 1 到 0 的跳變時開始接受過程，并復(fù)位內(nèi)部 16 分頻計數(shù)器，以實現(xiàn)同步。單片機 口即串行輸出口通過 R2OUT 口發(fā)送數(shù)據(jù)，CPU 執(zhí)行任何一條以 SBUF為目標寄存器的指令就啟動發(fā)送。先把起始位輸出到 TXD，然后把移位寄存器的輸出位送到 TXD。接著發(fā)出第一個移位脈沖，使數(shù)據(jù)右移一位，并從左端補入 0。此后數(shù)據(jù)將逐位由 TXD 端發(fā)送，而其左面不斷補入 0。當發(fā)送完數(shù)據(jù)位時，置位中斷標志位 TI。 步進電動機驅(qū)動電路步進電動機驅(qū)動器與步進電動機的選型主要依據(jù)設(shè)計任務(wù)中對參數(shù)的要求: 轉(zhuǎn)動角度：0176?！?120176。；誤差不大于177。176。； 電動機扭矩：4Nm； 電動機功率：200W； 步進電動機的工作原理步進電動機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖，步進電動機就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合單片機控制。在非超載的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，電動機則轉(zhuǎn)過一個步距角，同時步進電動機只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高。步進電動機具有控制和機械結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。（1）步進電動機特點：1)步進電動機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比。因此，當它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。2)由步進電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單、廉價，叉非?？煽?。同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。3)步進電動機的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。4)速度可在相當寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負載。5)步進電動機只能通過脈沖電源供電才能運行，不能直接使用交流電源和直流電源。6)步進電動機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應(yīng)措施。（2）步進電動機的工作方式：步進電動機有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進角 176。四相混合式步進電動機為例，在整步方式下，步進電動機每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn) 176。，旋轉(zhuǎn)一周，則需要 2OO 個脈沖。在半步方式下，步進電動機每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn) 176。，旋轉(zhuǎn)一周，則需要 4OO 個脈沖?？刂撇竭M電動機旋轉(zhuǎn)必須按一定時序?qū)Σ竭M電動機引線輸入脈沖。 （3）步進電動機動態(tài)指標：1)步距角精度：步進電動機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。2)失步：電動機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3)失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電動機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4)最大空載起動頻率：電動機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5)最大空載的運行頻率：電動機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電動機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6)運行矩頻特性：電動機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電動機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電動機選擇的根本依據(jù)。其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。電動機一旦選定，電動機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電動機的動態(tài)力矩取決于電動機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流） ，平均電流越大，電動機輸出力矩越大，即電動機的頻率特性越硬。7)電動機的共振點：步進電動機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進電動機的共振區(qū)一般在 180250pps 之間（步距角 度）或在 400pps 左右（步距角為 度） ，電動機驅(qū)動電壓越高，電動機電流越大，負載越輕，電動機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電動機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。8)電動機正反轉(zhuǎn)控制：當電動機繞組通電時序為 ABBCCDDA 或()時為正轉(zhuǎn)，通電時序為 DACABCAB 或()時為反轉(zhuǎn)。 步進電動機選型步進電動機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。即當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電動機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角） ?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的； 同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電動機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 選擇步進電動機時，首先要保證步進電動機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電動機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電動機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩 Mjmax 大的電動機，負載力矩大。 選擇步進電動機時，應(yīng)使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進電動機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電動機的固有特性所決定。 選擇功率步進電動機時，應(yīng)當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電動機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。 步進電動機分三種：永磁式（PM） 、反應(yīng)式（VR）和混合式（HB） 。永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度或 度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大，在歐美等發(fā)達國家 80 年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點，它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度而五相步進角一般為 度，山洋步進電動機均為這種步進電動機。 　　 步進電動機精度為步進角的 35%,只有周期性的誤差，且不累積。 步進電動機的外表溫度:步進電動機溫度過高首先會使電動機的磁性材料退磁,從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電動機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電動機磁性材料的退磁點。 步進電動機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降:當步進電動機轉(zhuǎn)動時,電動機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電動機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 　 步進電動機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。 本設(shè)計系統(tǒng)所需步進電動機參數(shù)為 電動機扭矩：4Nm，電動機功率：200W，所以只要計算出其轉(zhuǎn)速就可選擇符合其指標的電動機型號。步進電動機扭矩與功率的換算公式為： P=ΩM=2πn/60M =2πnM/60其中 P 為功率單位為瓦，Ω 為每秒角速度，單位為弧度，n 為每分鐘轉(zhuǎn)速，M 為力矩單位為牛頓米。 所以： n=（20060）/（2π4）≈273 轉(zhuǎn)/分 【10】故我們選相近電動機其型號為 34HS300C。34HS300C 工作環(huán)境：25176。C +55176。C（溫度） 10 85%不結(jié)露（濕度）　　　　 無腐蝕性、易燃易爆、導(dǎo)電性氣 體或液體、無金屬粉塵絕緣電阻：500V DC 100M? Min軸向間隙： 徑向跳動： Max溫 升：85176。C Max絕緣強度：B電動機尺寸數(shù)據(jù)45.??3 2 6 9 . 269.28 61 . 58 . 57?d 86L ?圖 電動機尺寸34HS300C 為兩相混合式步進電動機，步距角為 176。，相電流是 ，驅(qū)動電壓為AC40V，最大靜轉(zhuǎn)矩為 ,相電阻為 ,相電感是 ,轉(zhuǎn)動慣量是 ㎏cm 2,重量為 ㎏,空載啟動轉(zhuǎn)速為 252 轉(zhuǎn)/分。 步進電動機驅(qū)動器的選型步進電動機型號確定了相關(guān)配套驅(qū)動器型號也就確定了,這里選擇 MS2H090M 為其驅(qū)動器。驅(qū)動器是把計算機控制系統(tǒng)提供的弱電信號放大為步進電動機能夠接受的強電流信號，控制系統(tǒng)提供給驅(qū)動器的信號主要有以下三路：步進脈沖信號 CP：這是最重要的一路信號，因為步進電動機驅(qū)動器的原理就是要把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電動機的角位移，或者說,驅(qū)動器每接受一個脈沖信號 CP，就驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)一步距角，CP 的頻率和步進電動機的轉(zhuǎn)速成正比， CP 的脈沖個數(shù)決定了步進電動機旋轉(zhuǎn)的角度。這樣控制系統(tǒng)通過脈沖信號 CP 就可以達到電動機調(diào)速和定位的目的。方向電平信號 DIR：此信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向。比如說，此信號為高電平時電動機為順時針旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時電動機則為反方向逆時針旋轉(zhuǎn)。此種換向方式，我們稱之為單脈沖方式。另外，還有一種雙脈沖換向方式：驅(qū)動器接受兩路脈沖信號（標注為 CW 和 CCW），當其中一路（如 CW）有脈沖信號時，電動機正向運行，當另一路（如 CCW）有脈沖信號時，電動機反向運行。由撥位開關(guān)的第 5 位決定使用何種方式。使能信號 EN：此信號在不連接時默認為有效狀態(tài)，這時驅(qū)動器正常工作。當此信號回路導(dǎo)通時，驅(qū)動器停止工作，這時電動機處于無力矩狀態(tài),此信號為選用信號。為了使控制系統(tǒng)和驅(qū)動器能夠正常的通信，避免相互干擾，我們在驅(qū)動器內(nèi)部采用光耦器件對輸入信號進行隔離，三路信號的內(nèi)部接口電路相同，常用的連接方式為①共陽方式：把CP+、DIR+和 EN+接在一起作為共陽端接外部系統(tǒng)的+5V，脈沖信號接入 CP端，方向信號接入 DIR端，使能信號接入 EN端；輸入信號為開集門電路時須采用此方式。②共陰方式：把 CP、DIR和 EN接在一起作為共陰端接外部系統(tǒng)的 GND，脈沖信號接入 CP+端，方向信號接入 DIR+端，使能信號接入 EN+端；③差動方式：直接連接。如果驅(qū)動器輸入信號為電壓信號，要求：≤高電平≤； ≤低電平≤，最常用的為 TTL 電平。如果驅(qū)動器輸入信號為電流信號，要求：7mA≤高電流≤18mA； 18mA≤低電流≤，最終轉(zhuǎn)化為光耦器件的輸入電流以達到信號傳輸?shù)哪康?，如果電壓信號的幅值超出以上要求的范圍須在外部另加限流電?R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供 718mA 的驅(qū)動電流。這里我們選用電壓信號為其輸入信號。步進電動機的運行是由脈沖信號控制的，步進電動機在脈沖信號的有效沿到來的時刻移動一個步距角，此驅(qū)動器的有效沿是指：脈沖信號電流“由小到大”的時刻，或者說脈沖電平“由低到高”的時刻脈沖信號的頻率要求不大于 200KHz；脈沖信號的寬度要求不小于 2μS。脈沖信號的驅(qū)動電流要求為 718mA脈沖寬度 ?2 u s脈沖頻率?2 0 0 K H z脈沖電平 = 高電平此沿為有效沿脈沖電平 = 低電平占空比任意 圖 步進電動機脈沖信號前一個方向的最后一個 C P 脈沖大于 5 u s 大于 0 u s下一個方向的第一個 C P 脈沖負脈沖方式換相信號 D I R此時即啟用 圖 電動機換向脈沖信號電動機換向時，一定要在電動機降速停止后再換向。換向信號要求在前一個方向的最后一個脈沖有效沿結(jié)束至少 5μS 以上才能改變換向信號，且不滯后下一個脈沖信號的有效沿。如果使用雙脈沖 CW/CCW 方式，則要求下一個方向的第一個脈沖（如 CCW）在前一個方向的最后一個脈沖（CW）有效沿后至少 5μs 才能有效。MS2H090MCP+ 步進脈沖信號正端CP 步進脈沖信號負端DIR+ 方向電平信號正端DIR 方向電平信號負端EN+ 使能電平信號正端