【正文】 通過單片機10口輸出的數(shù)據(jù)為步進電機的控制信號,信號經(jīng)微步距兩相步進電機專用驅(qū)動器SLA7042M驅(qū)動步進電機,，出現(xiàn)了很多步進電機控制系統(tǒng)，其中采用單片機作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應用。步進電機根據(jù)這些數(shù)據(jù)來進行工作。一個是對生產(chǎn)過程狀況的了解， 就是檢測過程； 一個是對生產(chǎn)過程的改變，就是控制過程。由于時間的原因，設備的原因，實驗做的不好不夠，相關驗證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富。在此方案中,負載位置對控制電路無反饋,因此步進電機必須正確響應每次勵磁變化。流程圖如圖19所示。流程圖如圖17所示。近年來，隨著以51單片機為內(nèi)核的單片機的不斷發(fā)展和普及，國外的一些公司紛紛推出了以51單片機為基礎的集成開發(fā)環(huán)境。驅(qū)動電路集成化成為一種趨勢。根據(jù)本次設計所需的復位要求，選用上電復位的微分型復位電路，產(chǎn)生高電平復位信號，本次設計用一個10uF電容和一個1K電阻組成微分型復位電路。其引腳可參照說明書，本文主要對軟件的設計進行詳細的介紹。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入，XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。
（1）產(chǎn)生12V的電壓給步進電機供電圖9 12V供電電路（2）產(chǎn)生5V的電壓給單片機供電 圖10V供電電路2．2時鐘電路 時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘頻率來提高CPU的速度，本次設計采用的晶振為12MHz。圖8系統(tǒng)整圖 利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的電壓，它們的應用要注意以下幾點：（1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞；（2）輸出電流不能太大， 是其極限值。在閑置模式下，CPU停止工作。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 （4）振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 RST：復位輸入。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。不用紫外線擦除，提高了編程效率。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)，如開關量的輸入/輸出控制、時序控制等。單片機芯片與其它CPU比較，功能雖然要強得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi)ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構(gòu)成實際的應用系統(tǒng)時需要加以擴展，以適應不同的工作情況。圖5中表示單片機的典型結(jié)構(gòu)圖。不同頻率脈沖作用下電感電阻電路的電流波形 要改善電機高速運行時的性能，有兩種辦法:提高電流上升速度 VA 和減小時間常數(shù) L/R。在 t=t:時刻，電路斷開與直流電壓源V的連接，并且短路，電路中的電流以初始速率一V/L開始下降，電流變化規(guī)律為: I(t)=VeR(tt1)/L/R (6) 不同頻率的矩形波電壓施加到該電路上，電流波形如圖4所示。繞組通電時，電感使繞組電流上升速度受到限制，因此影響電機繞組電流的大小?？刂齐娐份敵龅男盘柟β屎艿?，不能提供步進電機所需的輸出功率，必須進行功率放大，這就是步進電機驅(qū)動器的功率驅(qū)動部分。步進電機轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、啟動，停止都完全取決于脈沖的有無或頻率的高低。n/60 P=2πnM/60 （1） 其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為力矩單位為牛頓一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的23倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。 2）靜力矩的選擇 步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。它又分為兩相和五相： 。永磁式步進電機轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。依次類推，A、B、C、D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減少，從而導致力矩下降。 3）步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 8）電機正反轉(zhuǎn)控制：當電機繞組通電時序為AABBBCCCDDDA時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DADCDCBCBABA時為反轉(zhuǎn)。 6）運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。 2）失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。 。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。另外通過單片機實現(xiàn)它的正反轉(zhuǎn)，步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。 方向控制器用于控制脈沖信號的變化達到改變電機方向的目的；脈沖分配器根據(jù)方向控制信號將脈沖信號轉(zhuǎn)換成有一定邏輯關系的環(huán)形脈沖。 3. 根據(jù)步距角的大小及實際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進電機的最終位置。 三、項目設計方案論證(可行性方案、最佳方案、工作原理，硬件設計，軟件程序設計、硬件電路原理圖，流程圖 ) 方案一：采用單片機89C51和脈沖分配器PMM8713控制步進電機的啟停，正反轉(zhuǎn)和加減速控制。課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位： 題 目: 基于單片機的步進電機開環(huán)控制 初始條件：1， 運用所學的單片機原理及應用知識；2， 單片機原理及應用實驗設備。答辯考核成績占25%左右。項目設計結(jié)果分析記錄于課程設計報告書第四項中，考核成績占25%左右。課程設計項目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設計報告書一、二項中，課程設計項目的選題考核成績占10%左右。課程設計報告是科學論文寫作的基礎，不僅可以培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，也是規(guī)范課程設計教學要求、反映課程設計教學水平的重要依據(jù)。