【正文】 。張松煒（）,男, 漢, 河南省義馬市人, 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機電工程系, 研究方向:通信網(wǎng)信令系統(tǒng)。這使得系統(tǒng)擴展起來比較方便，系統(tǒng)可移植性高，增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性，具有廣泛的適應(yīng)性。該控制器可以輸出頻率可調(diào)的方波信號，可以滿足步進(jìn)電機運行的頻率范圍。本文作者創(chuàng)新點: 本文借助計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、接口技術(shù)、單片機控制技術(shù)設(shè)計開發(fā)了一個步進(jìn)電機開環(huán)控制系統(tǒng)。該軟件共有三個窗體:簡單運動窗體、插補運動窗體、E即接口測試窗體。圖5 系統(tǒng)應(yīng)用軟件分層圖本軟件系統(tǒng)是在Windows98平臺上，系統(tǒng)軟件由許多功能模塊組成。PC機軟件主要是對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，實現(xiàn)了人機界面、實時位置動態(tài)顯示、曲線顯示等功能。單片機軟件采用MCS51匯編語言編寫。圖4 電源電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計為了使控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運行，有效地實現(xiàn)實時控制和管理，除了要設(shè)計合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件支持。該電路經(jīng)實驗證明，具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、實用等特點。5%、12V177。其工作原理為220V交流電經(jīng)變壓器降壓后由次級線圈輸出后電壓降為24V的交流電，然后經(jīng)過橋式電路整流后成為波動的直流電源，經(jīng)過高低通濾波后，輸入集成電壓穩(wěn)壓器7805, 7812和7912，輸出+5V177。電源電路如圖4所示。這個電路給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流供電電壓、為電路提供精密基準(zhǔn)電壓源，在進(jìn)行光電隔離時，為隔離電路提供獨立的供電電源。在本系統(tǒng)中，需要三種電源:+5V, +12V和12V。外接晶體時，C1和C2值常選擇為30pF左右，本系統(tǒng)選C1和C2值為30pF。AT89C51單片機芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，輸入端與輸出端為XTAL1和XTAL2，與作為反饋元件的片外晶體振蕩器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。常用的芯片有6116(2K), 6264(8K), 62256(32K)。當(dāng)系統(tǒng)掉電時，二極管為電容C提供了迅速放電的通路，從而保護(hù)系統(tǒng)在反復(fù)通電時均能可靠復(fù)位。電路上電時，電容C迫使RESET引腳處于電平，然后由內(nèi)部上拉器件將RESET引腳拉向高電平。比較實用的復(fù)位方式是上電復(fù)位。圖3 復(fù)位電路復(fù)位信號的產(chǎn)生有3種方式:外部復(fù)位電路上電或手動復(fù)位、監(jiān)督定時器溢出復(fù)位、執(zhí)行指令RST。 復(fù)位電路設(shè)計所謂復(fù)位，就是要讓單片機以及單片機系統(tǒng)在正式工作前處于一種特定狀態(tài)，只有以該狀態(tài)為起點，隨后的工作才可控制，系統(tǒng)才能夠可靠性的工作。光隔離器聯(lián)結(jié)時注意信號正負(fù)邏輯。光隔離器最重要的參數(shù)是電流傳輸比CTR，~。光隔離器具有體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、輸入輸出之間絕緣、單向傳輸信號等優(yōu)點。一般都是使用它的雙向傳輸功能。當(dāng)E有效時，74LS245的輸入/輸出方向由DIR控制。EPP和ECP模式均可以提供二級標(biāo)準(zhǔn)。IEEE488描述了兩個級別的打印機性能標(biāo)準(zhǔn):一級和二級。EPP口的數(shù)據(jù)與地址分時復(fù)用8位數(shù)據(jù)/地址總線，其資源相對較少，并且在EPP口中只有WRITE, DATASTB, ADDSTB這三條用于數(shù)據(jù)和地址傳輸?shù)目刂凭€，所以整個系統(tǒng)的讀寫控制信號即讀數(shù)據(jù)、讀地址、寫數(shù)據(jù)、寫地址信號不能直接從EPP口上得到。因而本系統(tǒng)中選用了40管腳的51單片機ATMEL89C51作為主控芯片。這些種類繁多的單片機家族，給我們單片機的選擇提供了很大的余地。單片機的種類是很多的，有PIC系列、Motorola系列、Intel系列8051類單片機等。采用PC機的控制系統(tǒng)，其軟硬件資源豐富，柔性極強。2 系統(tǒng)總體設(shè)計對于步進(jìn)電機控制系統(tǒng)，運動控制器就像是它的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，指揮著它的每個動作。 Communication Circuit1 引言步進(jìn)電機又稱脈沖電動機，是數(shù)字控制的一種執(zhí)行元件。 Control System。同時，上位機檢測下位機的各種狀態(tài)信號，進(jìn)行診斷和處理。一般來說，Mf與Mt之和應(yīng)小于（ ～)Mmax.基于單片機的步進(jìn)電機開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計Research on the Driver and Control System of the Step Motor摘要: 本文研究開發(fā)了一種步進(jìn)電機驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)。 （6）負(fù)載力矩和最大靜力矩Mmax。(1+Jt/Jm)] 1/2 （17） 式中fq帶載起動頻率（Hz） fq0空載起動頻率 Ml起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（) 若負(fù)載參數(shù)無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進(jìn)行估算. （5）運行的最高頻率與升速時間的計算。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （12） 式中Jt 折算至電機軸上的慣量() JJ2 齒輪慣量() Js 絲桿慣量() W工作臺重量（N） S 絲桿螺距（cm） （3）計算電機輸出的總力矩M M=Ma+Mf+Mt （13） Ma=（Jm+Jt).n/T10ˉ2 （14） 式中Ma 電機啟動加速力矩（) Jm、Jt電機自身慣量與負(fù)載慣量() n電機所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（r/min） T電機升速時間（s） Mf=()/(2πηi)10ˉ2 （15） Mf導(dǎo)軌摩擦折算至電機的轉(zhuǎn)矩（) u摩擦系數(shù) η傳遞效率 Mt=()/(2πηi)10ˉ2 （16） Mt切削力折算至電機力矩（) Pt最大切削力（N） （4）負(fù)載起動頻率估算。 選擇功率步進(jìn)電機時，應(yīng)當(dāng)估算機械負(fù)載的負(fù)載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電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。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。 選擇步進(jìn)電機時，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(dāng)量。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 選擇步進(jìn)電機時，首先要保證步進(jìn)電機的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。步進(jìn)電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。電機總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量 步進(jìn)電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。該驅(qū)動器電路簡單可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，對于I/O口線與單片機資源緊張的系統(tǒng)來說特別適用。 。 RETI 20H,80HQUIT: MOV P1,0B0H MOV AJMP 21H,80H MOV QUITLOOQ6: 20H,02H MOV P1,070H MOV AJMP 21H,20H MOV QUITLOOQ4: 20H,08H MOV P1,0D0H MOV AJMP 21H,08H MOV QUITLOOQ2: 20H,20H MOV P1,0E0H MOV AJMP 21H,02H MOV 0FH,LOOQ7LOOQ0: 0EH,LOOQ6 0DH,LOOQ5 0CH,LOOQ4 0BH,LOOQ3 0AH,LOOQ2 09H,LOOQ1 08H,LOOQ0***************電機反轉(zhuǎn)*****************FAN: AJMP 20H,01H MOV QUITLOOP7: 21H,01H MOV P1,0E0H MOV AJMP 20H,40H MOV QUITLOOP5: 21H,04H