【正文】 ,Φ4～ Φ1 為四相步進(jìn)脈沖輸出端 ,Φ3～ Φ1 為三相步進(jìn)脈沖輸出端 ,Em 為勵(lì)磁監(jiān)視端 ,Co 為輸入脈沖監(jiān)視端 ,VDD 為芯片的工作電源 （ + 4～ + 18V)。 PMM8713 是專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖產(chǎn)生芯片 ,它適用于三相和四相步進(jìn)電機(jī)。 PMM8713 在控制二相或四相步進(jìn)電機(jī)時(shí)都可選擇三種勵(lì)磁方式 (1 相勵(lì)磁， 2 相勵(lì)磁， 3 相勵(lì)磁三種勵(lì)磁方式之一 )，每 相最小的拉電流和灌電流為 20mA，它不但可滿(mǎn)足后級(jí)功率放大器的 要求，而且在所有輸人端上均內(nèi)嵌有施密特觸發(fā)電路，抗干擾能力很強(qiáng) 。 PMM8713 是日本三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器。別一種是用單片機(jī)采用數(shù)子脈寬調(diào)制的方 法獲得階梯電流，這種方法需要復(fù)雜的計(jì)算可使細(xì)分后的步距角一致。細(xì)分驅(qū)動(dòng)是用脈沖電壓來(lái)供電的，對(duì)于一個(gè)電壓脈沖，轉(zhuǎn)子就可以轉(zhuǎn)動(dòng)一步，一般會(huì)根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)各相繞阻會(huì)輪流切換，固可以使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所以從提高效率來(lái)看這是一種很好的驅(qū)動(dòng)電路，它可以用較高的電源電壓，同時(shí)無(wú)需外接電阻來(lái)限定期額定電流和減少時(shí)間常數(shù)。雙電壓驅(qū)動(dòng)電路的缺點(diǎn)是在高低壓連接處電流出現(xiàn) 谷點(diǎn)，這樣必然引起力矩在谷點(diǎn)處下降 ， 不宜于電機(jī)的正常運(yùn)行。它的外接電阻 R 要消耗相當(dāng)一部分的熱量，這樣就會(huì)影響電路的穩(wěn)定性所以此種驅(qū)動(dòng)方式一般只用在小功率的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中。單電壓驅(qū)動(dòng)是步進(jìn)電機(jī)控制中最為簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路，它在本質(zhì)上是一個(gè)單間的反相器。為了減少每步計(jì)算裝載值的時(shí)間 ,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就把各離散點(diǎn)的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的 ROM 中 ,系統(tǒng)在運(yùn)行中用查表法查出所需的裝載值 ,這樣 可大幅減少占用 CPU 的時(shí)間 ,提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。用定時(shí)中斷方式控制電動(dòng)機(jī)變速時(shí) ,實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。二是重裝初值指令所占用的時(shí)間 ,包括在重裝初值前中斷服務(wù)程序中的其他指令因素。為了減少這種定時(shí)誤差 ,實(shí)現(xiàn)精確定時(shí) ,要對(duì)重裝的計(jì)數(shù)初值作適當(dāng)調(diào)整。將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中 ,定時(shí)中斷一次 ,電機(jī)換向一次 ,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。當(dāng)定時(shí)器起動(dòng)后 ,定時(shí)器從裝載的初值開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計(jì)數(shù) 。但占用 CPU 時(shí)間長(zhǎng) ,不能在運(yùn)行時(shí)處理其他工作 ,因此只適合較簡(jiǎn)單的控制過(guò)程。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換向程序所用的時(shí)間和就是 CP 脈沖的周期。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制 :一種是延時(shí) （軟件法）， 一種是定時(shí)（硬件法） 。來(lái)一個(gè)步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，改變步進(jìn)脈沖的頻率就可以改變步進(jìn)電機(jī)的速度，改變換相順序即改變步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電 動(dòng) 機(jī) 的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng) 框圖如圖 所示。因此，脈沖的頻率決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖 ，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)在轉(zhuǎn)一步。例如，三相步進(jìn)電機(jī)工作在單三拍，通電換相的正序是 ABC，電機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按 ACB 通電換相，步進(jìn)電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 （ 2）控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。通常內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 14 我們把通電換相這一過(guò)程稱(chēng)為脈沖分配。其基本控制作用如下： （ 1） 控制換相順序。 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。 （ 8） 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 。 （ 7） 電機(jī)的共振點(diǎn) 。曲線(xiàn) 1 電流最小、或電壓最低，曲線(xiàn)與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)稱(chēng)為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。 轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)偏移 定子齒軸線(xiàn)的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失 角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。稱(chēng)之為失步。 （ 2） 失步 。用百分比表示：誤差 /步距角 *100%。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ) （ 1） 步距角精度 。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。 電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 12 （ 5） 靜轉(zhuǎn)矩 。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱(chēng)整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） =度（俗稱(chēng)半步） 。 對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用 θ 表示。 （ 2） 拍數(shù) 。 產(chǎn)生不同對(duì)極 N、 S 磁場(chǎng)的激磁線(xiàn)圈對(duì)數(shù)。反應(yīng)式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的步距角可按下式計(jì)算： θb=360186。三相 步 進(jìn)電動(dòng)機(jī) 還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運(yùn)行，即按AB→ BC→ CA→ AB 順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運(yùn)行，即按A→ AB→ B→ BC→ C→ CA→ A 順序循環(huán)通電的方式。因?yàn)槊恳凰查g只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電，故稱(chēng)為單三拍運(yùn)行方式。若改變通電順序，按 A→ C→ B→ A 順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針?lè)较蛞悦總€(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng) 3186。依次類(lèi)推，當(dāng)三相繞組按 A→ B→ C→ A 順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針?lè)较颍悦總€(gè)通電脈內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 11 沖轉(zhuǎn)動(dòng) 3186。；此時(shí) A、 C 磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)三分之一齒距。因此， B、 C 極下的磁阻比 A 磁極下的磁阻大。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是 30和 40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯(cuò)位的情況。/40=9186。轉(zhuǎn)子上均布 40 個(gè)小齒。電機(jī)的定子上有六個(gè)均布的磁極，其夾角是 60186。 （ 6） 步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng) 和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。 （ 4） 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得最大轉(zhuǎn)矩。 （ 2） 由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽?。它又分為兩相和五相摘要：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度 。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（ HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類(lèi)的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過(guò)程中起著關(guān)鍵的功能。步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特征，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線(xiàn)位移的執(zhí)行部件。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 9 步進(jìn)電機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)。但系統(tǒng)所用電機(jī)應(yīng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，具有快速啟停能力。 （ 3） 每一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)端口均可設(shè)置為輸入或者輸出，輸入端均可鎖存。其基本功能可概括如下： （ 1） 三個(gè)端口分為兩組，即 A 組和 B 組。 工作方式 1 是一種選通式輸入 /輸出工作方式。 按照方式 0 工作時(shí)， CPU 可以通過(guò)簡(jiǎn)單的傳送指令對(duì)人以一個(gè)端口進(jìn)行讀 /寫(xiě)，這樣各端口就可以作為查詢(xún)式輸入 /輸出接口。 （ 2） 任何一個(gè)端口都可以設(shè)定為輸入或者 輸出，各端口的輸入、輸出可構(gòu)成 16 種組合。 工作方式 0 是一種基本的輸入 /輸出工作方式，在這種方式下，三個(gè)端口都可以由程序設(shè)置為輸入或輸出，沒(méi)有固定的用于應(yīng)答的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 讀 /寫(xiě)控制邏輯電路 。 A 組控制電路用來(lái)控制 A 口和 C 口的上半部分（ PC7PC4）。 工作方式控制電路有兩個(gè)，一個(gè)是 A 組控制電路，另一個(gè)是 B組控制電路。 C 口作為控制 /狀態(tài)信息端口，它在 “方式控制字 ”的控制下可分為兩個(gè) 4 位端口，每個(gè)端口有一個(gè) 4 位鎖存器，分別與 A 口、 B口配合使用，作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信息輸入端口。 C 口：是一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入不鎖存）。 A 口：是一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 8255 內(nèi)部包括三個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端口，兩個(gè)工作方式控制電路，一個(gè)讀 /寫(xiě)控制邏輯電路和 8 位總線(xiàn)緩沖器。三個(gè)端口中 C 口被分為兩個(gè)部分 ,上半部分隨A 口稱(chēng)為 A 組，下半部分隨 B 口稱(chēng)為 B 組。 8255 有三種基本工作方式：方式 0：基本輸入輸出 ；方式 1：選通輸入輸出 ； 方式 2：雙向傳送 。因此，系統(tǒng)還用 8255可編程 I/O 芯片擴(kuò)展了 80C52 的并行 I/O 口。由于系統(tǒng)中含有外部 ROM， P0 口將作為地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)使用， P2 口作為高八位地址總線(xiàn)使用 。 因 80C52 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ ROM） 只有 8K。掉電模式下，保存RAM 數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。 此外， 80C52 還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。它結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于 80C51 增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類(lèi)似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。 單片機(jī)型號(hào) 的選擇 及 I/O 口的擴(kuò)展 本系統(tǒng)采用 INTEL 公司 MCS51 系列單片機(jī)中 的 80C52。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)不間斷裝箱。 （ 7） 當(dāng)裝入包裝箱的產(chǎn)品達(dá)到給定值，立即停止電機(jī) 2。 （ 5） 光電傳感器 2 將裝入箱中的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成輸出脈沖，由單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 6 （ 3） 若空箱到位，立即停止電機(jī) 1。 （ 2） 按下啟動(dòng)鍵后，傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 1 運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)包裝箱前行。 產(chǎn)品計(jì)數(shù)由硬件完成（單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器）。為使空箱恰好對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品傳送帶末端，使產(chǎn)品剛好落入箱中，用一光電檢測(cè)器 1 來(lái)檢測(cè)空箱是否到位。 該自動(dòng)裝箱系統(tǒng) 有兩個(gè)傳送帶，即包裝箱傳送帶 1 和產(chǎn)品傳送帶 2。 該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)企業(yè)中 流水生產(chǎn)線(xiàn)上的 產(chǎn)品的計(jì)數(shù)、裝箱。 按照要求通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置給定值，然后控制兩個(gè)電機(jī)分別啟動(dòng)兩個(gè)傳送帶，運(yùn)送產(chǎn)品和箱子?？煽啃浴踩?、 高效性、 無(wú)人作業(yè)性等 自動(dòng)化技術(shù)將是工業(yè)企業(yè)中自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的集裝箱系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。 自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍 正在拓展。例如，具有六軸結(jié)構(gòu)的能動(dòng)外科手術(shù)的機(jī)器人。依據(jù)定義，一個(gè)自動(dòng)裝置即能通過(guò)自動(dòng)控制或遙控方法完成任務(wù)的一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)機(jī)構(gòu)。 自動(dòng)裝箱的關(guān)鍵在于依據(jù)裝箱過(guò)程，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠得以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)方案。裝箱行業(yè)中自動(dòng)化操作正在改變著裝箱過(guò)程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。進(jìn)入二十一世紀(jì)，國(guó)際上一種 “新型自動(dòng)化控制系統(tǒng) ”的興起，進(jìn)一步使工業(yè)控制向著智能化方向發(fā)展。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是一項(xiàng)高科技、高水平、高難度的自動(dòng)控制系統(tǒng)工程 ,對(duì)化工 、石化、冶金、電力