【正文】 //調(diào)用停止判斷函數(shù) changespeed()。 count++。 TH0=speed[speedtemp]/ 256。 //滅停止指示燈 } else { TR0=0。 //調(diào)用鍵盤掃描函數(shù) if(rest==1) //判斷是否復(fù)位 init()。 //定時(shí)器T0停止計(jì)數(shù) state=0。 } } else dispbuf[1]=dispbuf[1]1。 if(dispbuf[1]==0) { if((dispbuf[2]!=0)|(dispbuf[3]!=0)) { dispbuf[1]=9。(dispbuf[2]==0)) //判斷千位和十位是否都為0,即步數(shù)//是否小于100 speedflag。 } } keyloosen()。 //反轉(zhuǎn)控制信號 break。 //正轉(zhuǎn)控制信號 break。0xf0。 temp=tempamp。 temp=tempamp。 } keypro()。 state=0。 case 0xb0: //啟動(dòng)按鍵 key=10。 switch(temp) { case 0xe0: //8 key=8。0xf0。0xf0。 //調(diào)用數(shù)字按鍵處理函數(shù) } keyloosen()。 break。 break。0xf0。 temp=tempamp。 temp=tempamp。 } keypro()。 case 0x70: //3 key=3。 case 0xd0: //1 key=1。 temp=tempamp。 temp=P1。 temp=P1。 temp=tempamp。 temp=P1。 keycount++。 //停止指示燈 display()。 P2=0x00。 //允許T0、INT0和INT1中斷 rest=0。 dispbuf[1]=0。 //軟件清0 }}/**************************初始化函數(shù)****************************///功能：對T0、中斷進(jìn)行初始化，同時(shí)對步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)和數(shù)碼管顯示進(jìn)行初始//化void init(void){ TMOD=0x01。i4。i120。 } }/***************************Xms 延時(shí)函數(shù)*************************///用與產(chǎn)生任意 ms 延時(shí)時(shí)間void delay(unsigned int ms) { unsigned int i,j。 //周期記錄unsigned char speedflag。 //單步運(yùn)行指示燈unsigned char dispbuf[]={0,0,0,0}。 //反轉(zhuǎn)指示燈sbit led3=P2^2。 //復(fù)位標(biāo)志位sbit clk=P0^0。/*****************轉(zhuǎn)速表 步距角為18176。論文采用單片機(jī)技術(shù)，使單片機(jī)能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速控制，并同過數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)，完成對控制系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路，包括環(huán)形脈沖分配器、鍵盤電路、顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路等。將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中做了如下的工作。編寫出詳細(xì)的C語言程序，并用Proteus軟件進(jìn)行程序的調(diào)試。/18176。通過控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；由于步進(jìn)電機(jī)的速度與脈沖頻率成正比關(guān)系，通過控制脈沖頻率就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。通過查詢P1口的狀態(tài)就可以確定哪個(gè)按鍵按下，確定按鍵按下后再進(jìn)行相應(yīng)的功能處理即可。 鍵盤程序設(shè)計(jì)鍵盤的控制方式一般有程控掃描法、定時(shí)掃描法和中斷掃描法，本程序采用程序掃描法編程。當(dāng)8位數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動(dòng)置1，輸出數(shù)據(jù)（即SBUF寄存器的內(nèi)容）也就出現(xiàn)在74LS164芯片的并行輸出端。 由于設(shè)計(jì)中用一塊單片機(jī)進(jìn)行控制，資源有限，故使用串行接法。只要剩余的步數(shù)是大于100，單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號的頻率就會(huì)不斷的變大，直到脈沖頻率為設(shè)定的最大值，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)以恒速運(yùn)行。T0中斷程序的主要功能是能根據(jù)設(shè)定的步數(shù)產(chǎn)生一個(gè)頻率可調(diào)的脈沖信號，從而控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將調(diào)速范圍控制在25～99 r/min。判斷是否已經(jīng)走完所設(shè)定的步數(shù)，若步數(shù)為0，則單片機(jī)停止產(chǎn)生脈沖信號，讓步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即T0停止計(jì)數(shù)。T0的中斷服務(wù)程序主要用于根據(jù)步數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)頻率可以改變的脈沖信號，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的加減速過程。按鍵功能包括數(shù)字按鍵，啟動(dòng)按鍵，停止按鍵，正轉(zhuǎn)按鍵，反轉(zhuǎn)按鍵、復(fù)位按鍵等功能按鍵。系統(tǒng)初始化包括定時(shí)器T0初始化，步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)的初始化。當(dāng)輸入的步數(shù)大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)從最低速度25 r/min開始加速運(yùn)行，當(dāng)加速到99 r/min時(shí)步數(shù)仍大于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最大速度99 r/min恒速運(yùn)行，當(dāng)步數(shù)小于100時(shí)，步進(jìn)電機(jī)開始減速，減速到25 r/min時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速25 r/min走完所規(guī)定的步數(shù)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序，定時(shí)器T0啟動(dòng)程序，調(diào)速程序，鍵盤顯示程序，停止判斷程序。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。（3）程序存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)規(guī)格合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又操作方便。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能。手動(dòng)復(fù)位：當(dāng)按下手動(dòng)復(fù)位按鈕時(shí)，電容C通過R2放電，當(dāng)電容C放電結(jié)束后，RST引腳電位由RR1分壓比決定，由于R2R1，因此RST引腳為高電平，CPU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在電容充電過程中，RST引腳的電位逐漸下降，當(dāng)RST引腳的電位小于某一特定值后，CPU就會(huì)脫離復(fù)位狀態(tài)，只要電容C的容量足夠大，就能保證RST引腳高電平時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，使CPU可靠復(fù)位。 數(shù)碼管顯示電路是通過串行口方式0擴(kuò)展單片機(jī)的輸出口，在“串入并出”芯片74LS164的配合下，單片機(jī)RXD引腳接74LS164串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD引腳接74LS164移位脈沖輸入端CLK，【14】。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，本文采用硬件設(shè)計(jì)環(huán)形脈沖分配器?？赡嬗?jì)數(shù)器的輸出作為EPROM的地址輸入端，計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)就對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)勵(lì)磁狀態(tài)，控制計(jì)數(shù)脈沖CP就可以控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，加減計(jì)數(shù)控制端可以控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。因此，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高或低、加速或減速、啟動(dòng)或停止都完全取決于CP脈沖的有無和頻率。74LS191是單時(shí)鐘方式的可逆計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的輸出QA～QD接EPROM的低四位地址線，這樣可以選通EPROM的十六個(gè)地址（00H～0FH），將步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁狀態(tài)從EPROM中輸出，控制繞組的導(dǎo)通和截止。Intel 2716是2K8的EPROM存儲(chǔ)器。（6） 具有6個(gè)中斷源，完全可以滿足一般設(shè)計(jì)的中斷系統(tǒng)擴(kuò)展需要。其主要特點(diǎn)有：（1） CPU內(nèi)核完全和MCS51系列兼容，具有MCS51系列單片機(jī)的一切功能。 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)硬件電路主要由鍵盤顯示電路、工作狀態(tài)顯示電路、環(huán)形脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、51單片機(jī)、電源及復(fù)位六部分組成。（4）可靠性及抗干擾性設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇，去耦濾波等。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。 本章小結(jié)本章首先分析了步進(jìn)電機(jī)的原理，并總結(jié)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)；其次根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的控制特點(diǎn)，設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路和環(huán)形脈沖分配器；為了使控制系統(tǒng)快以最短時(shí)間到達(dá)控制終點(diǎn)，并根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的變速控制的方法。176。整個(gè)加減速的控制，如本文所述的步進(jìn)電機(jī)加減速控制。該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有行程長、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統(tǒng)。此外，步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器或速度傳感器可以在開環(huán)狀態(tài)下定位或同步運(yùn)行，有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，因而在軟盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、打印機(jī)、數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域中都得了到廣泛的應(yīng)用【10】。此時(shí)只要均勻地改變定時(shí)器時(shí)間常數(shù)，即可達(dá)到均勻加減速的目的【9】。具體地說，就是均勻地增加或減少延時(shí)程序中延時(shí)時(shí)間常數(shù)。 變速控制的方法改變控制方式的變速控制最簡單的變速控制可以利用改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用定時(shí)器中斷來控制步進(jìn)電機(jī)的加減速，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器的定時(shí)初值的大小。但實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)升速時(shí)由于反電動(dòng)勢和繞組電感的作用，繞組電流將逐漸減小，因此輸出的轉(zhuǎn)矩會(huì)有所下降，按指數(shù)規(guī)律升速時(shí)，加速度是逐漸下降的，接近步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律【7】。加速時(shí)的起始速度應(yīng)該等于或略小于系統(tǒng)的極限起動(dòng)頻率，而不是從零開始。 點(diǎn)—位控制的加減速過程對于一個(gè)非常短的距離，如在數(shù)步范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的加減速過程沒有實(shí)際意義，只需要按起動(dòng)頻率運(yùn)行即可。為此，提出一種變速控制的程序，該程序的基本思想是，在啟動(dòng)時(shí)，以低于響應(yīng)頻率fs的速度運(yùn)行；然后開始慢慢加速，加速到一定頻率fe后就以此速率恒速運(yùn)行。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可知，啟動(dòng)頻率越高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，帶負(fù)載的能力越差；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能快一些，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。 驅(qū)動(dòng)電路電路工作原理：當(dāng)A輸出為1時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，因而光敏三極光截止，從而使達(dá)林頓管導(dǎo)通，A相繞組通電。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電流比較大，所以單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要專門的接口電路及驅(qū)動(dòng)電路。(4) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各相繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢，這些電動(dòng)勢的大小和方向?qū)@組電流產(chǎn)生很大的影響。繞組通電時(shí)電流上升率受到限制，因而影響電動(dòng)機(jī)繞組電流的大小。對于小功率的步進(jìn)電機(jī)，可用中小功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，晶體管具有放大倍數(shù)大、線路簡單等優(yōu)點(diǎn)，用于驅(qū)動(dòng)小功率的步進(jìn)電機(jī)（繞組電流在數(shù)百毫安）。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)不能直接接到交、直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備—步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。Rs的最大值取決于集—射極間的擊穿電壓Ucer。當(dāng)繞組斷電時(shí)，繞組電勢極性反向，二極管處于正向?qū)ǖ臓顟B(tài)，為電流提供一個(gè)續(xù)流回路，二極管把功放管的集射極電壓鉗位到電源電壓+U。這個(gè)電感電動(dòng)勢必須控制在晶體管安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為鎖定狀態(tài)時(shí)，忽略T管的壓降，則繞組的電流為U/R。地址內(nèi)容D C B A勵(lì)磁狀態(tài)00H01H0001A01H03H0011AB02H02H0010B03H06H0110BC04H04H0100C05H0CH1100CD06H08H1000D07H09H1001DA08H01H0001A 續(xù)流電路步進(jìn)電機(jī)的控制性能，與各相繞組導(dǎo)通和截止時(shí)電流的增加和衰減速度有關(guān)，對于加速度大、或者運(yùn)行速度高的步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)換速度增加時(shí)，由于繞組電感的作用，電流經(jīng)常不能立即升到額定值，同樣在繞組斷電時(shí)，電流也不能立即衰減到零。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。74LS191第五腳為加減法輸入控制端，該輸入端作為方向輸入的控制信號，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)做加法計(jì)數(shù)，為正轉(zhuǎn)狀態(tài)。對于不同的步進(jìn)電機(jī)及不同的勵(lì)磁方式，只需改變存儲(chǔ)的狀態(tài)表，硬件不需要做任何的變化。因此即使有非法的地址輸入，輸出端輸出的都是截止的信號，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器不受損壞。一種線路可以實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁狀態(tài)方式的分配，只要在不同的地址區(qū)域存儲(chǔ)不同的狀態(tài)表，除軟件工作之外，硬件無需改動(dòng)。如果計(jì)數(shù)器做加計(jì)數(shù)，則存儲(chǔ)器按地址遞增的方向依次讀取狀態(tài)表的內(nèi)容，相反，計(jì)數(shù)器做減計(jì)數(shù)，則存儲(chǔ)器按地址遞減方向依次取出狀態(tài)表的內(nèi)容，從而控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。其基本思想是：首先確定步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，再以二進(jìn)制碼的形式存入EPROM存儲(chǔ)器中，只要按照地址的正向或反向順序依次取出地址的內(nèi)容，那么存儲(chǔ)器輸出的就是各相繞組的勵(lì)磁狀態(tài)， 所示，它由兩部分組成。步進(jìn)電機(jī)按類型、相數(shù)來劃分種類繁多，不同種類、不同相數(shù)、不同分配方式都必須有不同的環(huán)形脈沖分配器，因此所需要的環(huán)形脈沖分配器的類型是很多的。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，控制器與驅(qū)動(dòng)器之間連接方式可分為串行控制和并行控制。 環(huán)形脈沖分配器要使步進(jìn)電機(jī)正常工作，必須按照該種步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表所規(guī)定的狀態(tài)和次序依次對各相繞組進(jìn)行通電和斷電控制。通電相數(shù)不同也會(huì)帶來不同的工作性能。恰好為三相單拍或雙三拍通電方式的一