【正文】 碼管輸出步進步數(shù) 調(diào) 速鍵K4 按下？ Y Y Y Y N N N N 武漢理工大學《計算機控制 技術(shù) 》課程設(shè)計說明書 第 頁 15 . 三相步進電機模塊設(shè)計 設(shè)計說明：在此設(shè)計中，采用的是三相步進電機，對于步進電機模塊的程序設(shè)計采用循環(huán)程序設(shè)計方法。如果狀態(tài)信息改變了，就需要重新返回程序的開端，對電機的運行狀態(tài)進行判斷，讓電機重新以新的狀態(tài)運行。再從 P3口把狀態(tài)信息讀出來，與之前的 P3口的狀態(tài)信息進行比較。由 口的雙向開關(guān)來控制步進電機的正反轉(zhuǎn)，如果是正轉(zhuǎn)則紅燈亮，反轉(zhuǎn)則綠燈亮。 z ──轉(zhuǎn)子齒數(shù) 三相 六拍的數(shù)學模型： 步序 控制位 工作 狀態(tài) 控制 模型 C 相 B相 A相 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H 2 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H 3 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H 4 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H 5 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H 6 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H 表 3 系統(tǒng)總體流程圖 設(shè)計說明：首先復位單片機 ，然后從 P3 口讀出開關(guān)狀態(tài) ，判斷是否啟動，沒啟動綠燈亮重新確認啟動。 ,故這種通電方式稱為三相六柏工作方式。 R──正整數(shù) ,為 0、 3……。 q──每相的極數(shù) 。 極分度角 /齒距角 = R + k以這種方式通電 ,轉(zhuǎn)子齒所處的位置相當于六拍控制方式中去掉單三拍后的三個位置。這時步距角θ b (度 )為 mzb 360?? (公式 1) 式中 :m──步進電機工作拍數(shù) 。原理圖如下： 圖 7 顯示器 接線圖 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 總體設(shè)計 步進電機的工作方式 （ 1）三相單三拍工作方式 在這種工作方式下 ,A、 B、 C三相輪流通電 ,電流切換三次 ,磁場旋轉(zhuǎn)一周 ,轉(zhuǎn)子向前轉(zhuǎn)過一個齒距角。電路圖如下所示 ： 圖 5 步進電機的輸出控制口 顯示電路 發(fā)光二極管顯示電路 用 3個不同顏色的發(fā)光二極管來作為指示燈顯示，將 接紅燈， 接黃燈， 接綠燈， 正 轉(zhuǎn)時紅色指示燈亮，反轉(zhuǎn)時黃色指示燈亮，不轉(zhuǎn)時綠色指 示燈亮。 （ 4） K5 速度控制（快慢兩檔）。 根據(jù)設(shè)計要求用 PROTEUS 所做的硬件連線圖如 圖 3： 80C51 單片機整體控制 LED顯示模塊 開關(guān)選擇電機工作模式 LED 顯示燈顯示電機工作狀態(tài) 三相步進電機模塊 武漢理工大學《計算機控制 技術(shù) 》課程設(shè)計說明書 第 頁 9 圖 3 總體硬件連線 步進電機控制電路 啟 /?？刂?、正 /反轉(zhuǎn)控制、工作模式控制電路分析 原理 圖如 圖 4 所示 ： 圖 4 按鍵控制圖 （ 1） K0K2 為工作模式控制開關(guān)， KO 接電時，為步進電機單三拍工作模式； K1 接電時，為步進電機雙三拍工作模式； K2 接電時 ，步進電機工作模式為三相六拍， 武漢理工大學《計算機控制 技術(shù) 》課程設(shè)計說明書 第 頁 10 （ 2） K3 為啟 動 /停 止 控制開關(guān)，控制整個系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。 系統(tǒng)的整體框圖 下圖為系統(tǒng)總體設(shè)計方框圖，單片機 80C51， ULN2020A 驅(qū)動芯片，三相步進電機， 7段 LED 數(shù)碼管等一些電路模塊組成。運轉(zhuǎn)時，用 4位 7段數(shù)碼管來輸出步數(shù)。 系統(tǒng)設(shè)計思路 此次我 所設(shè)計的是一個 三相 步進電機控制系統(tǒng)，主要由單片機 80C51， 3 相步進電機，7段數(shù)碼管，及一些其他相關(guān)元件設(shè)計而成。脈沖的頻率越高，電動機運轉(zhuǎn)的速度越快，否則，速度就越慢。在步進電機停轉(zhuǎn)時 ,為了防止因慣性而使電機軸產(chǎn) 武漢理工大學《計算機控制 技術(shù) 》課程設(shè)計說明書 第 頁 7 生順滑 ,則需采用合適的鎖定波形 ,產(chǎn)生鎖定磁力矩 ,鎖定步進電機的轉(zhuǎn)軸 ,使步進電機的轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動。 步進電機的啟?？刂? 步進電機由于其電氣特性 ,運轉(zhuǎn)時會有步進感 ,即振動感。如果按反序通 電換相 ,即則電機就反轉(zhuǎn)。 如果給定工作方式正序換相通電 ,步進電機正轉(zhuǎn)。三相雙三拍工作方式運行時，通電順序為： ABBCCAAB。 步進電機的工作方式 三相步進電機可以在三相單拍，三相雙拍和三相六拍三種工作過方式下工作。 3 控制系統(tǒng) 的 工作 原理 步進電機控制工作原理 武漢理工大學《計算機控制 技術(shù) 》課程設(shè)計說明書 第 頁 6 步進電機的工作原理 圖 1 步進電機三相接線圖 如圖 1所示， U V W1接電源，分別有三個開關(guān)控制， U V W2分別接地。其優(yōu)點是程序得到簡化，可讀性加強。 按鍵狀態(tài)的讀取 方案 1：把按鍵接到單片機的中斷口，若有按鍵按下，單片機接收到中斷信號，再通過軟件編寫的中斷程序來執(zhí)行中斷，優(yōu)點是接線簡單，簡化了電路，但軟件編寫較為復雜，不易掌握。 方案 2：通過程序 把所要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為七段顯示的數(shù) 據(jù)，直接通過單片機接口來顯示，其優(yōu)點是簡化了電路，但增加了軟件編寫的負擔。 LED 顯示選擇方案 方案 1：把所 需要顯示的數(shù)據(jù)通過專用的七段顯示譯碼器（例如 7448） 的轉(zhuǎn)換輸出給LED 顯示屏。 驅(qū)動芯片的 優(yōu)點是便于電路的集成，且驅(qū)動 電路 簡單，驅(qū)動信號 很 穩(wěn)定，不 易受外界環(huán)境的干擾，因而設(shè)計的三相步進電機控制系統(tǒng)性能更好。這種 方案的驅(qū)動電路的優(yōu)點是使用電子器件聯(lián)接， 電路 比較 簡單， 但容易受干擾， 信號不夠穩(wěn)定，缺點是 器件較大而不便電路的集成 ，使用時很不方便，聯(lián)接時容易出錯誤 。三相六拍工作方式 運行， 通電順序為： AABBBCCCAA,因此要輸出相應的控制字進行控制 . 機控制系統(tǒng)能實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)和調(diào)速（快和慢 ） 控制，能夠改變電機運行的方向和速率 . ，可以采用共陰 極的 LED 數(shù)碼管對步數(shù)進行顯示。 任務 要求 題目 要求設(shè)計一個三相步進電機控制系統(tǒng)， 它需要具有以下 幾個基本功能： 運行方式 ,能夠以三相單三拍 工作方式運行 ， 通電順序為： ABCA。用 3 個發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：正轉(zhuǎn)時紅燈亮，反轉(zhuǎn)時黃燈亮，不轉(zhuǎn)時綠燈亮。 在這次課程設(shè)計學習中我學到了很多知識，知道了三相步進電機控制系統(tǒng)的組成以及怎樣用 80C51 單片機去控制它，三相步進電機的工作方式壓，這對我在課堂所學的計算機控制技術(shù)知識是個鞏固和加強，讓我把課堂所學的理論知識真實的用到實踐中，親自動手，增強了我的動 手設(shè)計 能力，對自己 將來的學習和工作發(fā)展起到了很好的作用。 在 Keil uVsuon3 編程環(huán)境下編程和編譯生成 HEX文件，導入到 80C51 單片機，實現(xiàn)對各個模塊的控制，實現(xiàn)我們所需要的功能。 用三個發(fā)光二極管顯示電路的轉(zhuǎn)動狀況，紅燈指示正傳，黃燈指示反轉(zhuǎn)，綠燈指示不轉(zhuǎn)。 本次課程設(shè)計采用