【正文】 /*定時計數(shù)。 p21=1。 speed=0。 /*T0 高八位 */ TL0=0x2c。 /*允許外部中斷 0 中斷 */ EX1=1。 /*允許定時計數(shù)器 T0 溢出中斷 */ EA=1。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 38 TMOD=0x01。 t=0。 p20=1。 P1=0X11。 uint speed,count,i,t,U,N。 void delay(uint t)。 /*減速按鈕 */ sbit p20=P2^0。 /*換向開關(guān) */ sbit s2=P3^2。 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)大學出版社 , 1997(1): 4352. [3] 李忠杰 . 步進電動機應用技術(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)及應用 [M].武漢 :華中科技大學出版社 , 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 :華東理工大學出版社 , 2020, 2: 6574. [10] 坂本正文 . 步進電機應用技術(shù) [M].北京 : 科學出版社出版 , 2020, 5: 5466. [11] 陶國彬 . 電動機應用技術(shù) [M].北京 :科學出版社 , 2020, 9: 1222. 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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。謹向他們表示衷心的感謝！ 在將近四年的學習生涯里，曾經(jīng)得到過許許多多老師、同學和領(lǐng)導的熱情關(guān)懷和無私幫助，在此謹向他們表示最衷心的感謝和最誠摯的謝意！感謝他們對我學習、生活上的幫助和關(guān)心。張老師敏銳的洞察力、淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度及忘我的奉獻精神，是我永遠學習的楷 模。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和殷切關(guān)懷下順利完成的，張老師對我的工作、學習和生活均給予了無微不至的關(guān)懷，在此表示深深地謝意。 (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。 (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。 (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。 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。速度增加按鈕 S2 為 INT0 中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當值等于 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。 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。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。下面分析主程序與定時器中斷程序及外部中斷程序。軟件上的具體做法是：將 fi(ti)和 ?Li 在EPROM 中交替存放 (如表 所示 )，程序執(zhí)行時按順序取數(shù)，每次取出一個頻率和該 頻率對應的步長 [18]。 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 26 表 階梯頻率表 序號 頻率（時間） 備注 K1 fa(ta) 最低頻率 K1+1 f1(t1) K1+2 f2(t2) … … K1+n fn(tn) 數(shù)據(jù)來源： 2020 年《 電機技術(shù)及應用 》 [5] fbfafiL1L / 脈 脈 圖 頻率 步長 曲線 表 階梯步長表 序號 步長（脈沖） K2 ?La K2+1 ?L1 K2+2 ?L2 … … K2+n ?Ln 數(shù)據(jù)來源： 2020 年《 電機技術(shù)及應用 》 [5] 最高頻率 降頻 → ← 升頻 基于單片機的步進電機調(diào)速電路設(shè)計 27 這樣，升頻時除需將階梯頻率表存于內(nèi)存的一個數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)外，還需建立另一個數(shù)據(jù)區(qū)，用來存放階梯步長 (如表 所示 )。因此，每改變一次頻率，要求電機持續(xù)運行一定步數(shù) (稱階梯步長 )，使步進電機慢慢適應變化的頻率，從而進入穩(wěn)定的運行狀態(tài)。 考慮到步進電機的慣性作用。因此，根據(jù)步進電機的矩頻特性，可以看出：在步進電機的升頻過程中，應遵循 “先快后慢 ”的原則。 0481 21 61 02 03 0M/N為了對步進電機實現(xiàn)最佳升降頻控制，縮短電機的升降頻時間，可從步進電機矩頻特性出發(fā)進行分析。因其定時不是連續(xù)的，所以升降 速曲線不是一條直線，而是折線，但可近似看成直線。這種方法編程簡單，節(jié)省內(nèi)存。時間的計算若采用軟件延時的方法，可先設(shè)置一個基本的延時單元 Te，不同頻率的脈沖序列可由 Te 的不同倍數(shù)產(chǎn)生。 遞增 /遞減一定值。如圖 所示，拋物線升降頻將直線升降頻和指數(shù)曲線升降頻融為一體，充分利用步進電機低速時的有效轉(zhuǎn)矩，使升降速的時間大大縮短，同時又具有較強的跟蹤能力，這是一種比較好的方法。指數(shù)升降控制具有較強的跟蹤能力，但當 速度變化較大時平衡性較差，一般適用于跟蹤響應要求較高的切削加工中。如圖 所示，這種方法是從步進電機的矩頻特性出發(fā)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩隨頻率的變化規(guī)律推導出來的。加速時間雖然長，但軟件實現(xiàn)比較簡單。如圖 所示。因此，當要求步進電機在運行頻率 fb 下正常工作時，就需要采用升降頻控制，以使步進 電機從啟動頻率fa 開始，逐漸加速升到運行頻率 fb，然后進入勻速運行，最后的降頻可以看作是升頻的逆過程 [16]。當步進電機的運行頻率 fafb(fa 為步進電機有載起動時的起動頻率 )時，若直接用 fb 起動，由于頻率太高，步進電機會丟步，甚至產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。 當步進電機的運行頻率低于它本身的起動頻率 時，步進電機可以用運行頻率直接起動，并以該頻率連續(xù)運行，需要停止的時候，可以從運行頻率直接降到零速。主要用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，精度高，運行可靠。 對步進電機位置控制的一般作法是：步進電機每走一步，步數(shù)減 1，如