【正文】 0MPa），旋轉(zhuǎn)A/D轉(zhuǎn)換器單元上的電壓旋鈕，使電壓達(dá)到程序設(shè)定的15V，這樣程序?qū)⑻鲅h(huán)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。上述過(guò)程完成后，就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求做模擬實(shí)驗(yàn)。然后按照電路圖，在KeilC51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上連接電路。因?yàn)椴荒苡檬褂脡毫鞲衅鳒y(cè)量液壓閥系統(tǒng)壓力作為反饋系統(tǒng)，我只能用KeilC51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的A/D轉(zhuǎn)換器部分組件模擬實(shí)驗(yàn)。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。KeilC51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。其間數(shù)值按比例轉(zhuǎn)換。它代表的是測(cè)量的電壓值，壓力傳感器的電壓變化范圍為5～15V，這樣可替換的數(shù)字為0x00x00x00x00x00x0A、0x0B、0x0C、0x0D、0x0E。 /* INT0、INT1 中斷允許 */　　while (1) 。 　EX1 = 1 。 　IT1 = 1 。 /* 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn) */} else brake。m7。 /* 延遲程序 */ unsigned char a = 0x0E。 /* 賦初值 */ while(1) { ADV = AD0809()。 /* 定義函數(shù) */ unsigned char ADV。 /* 結(jié)果保存到ADRESULT的存儲(chǔ)空間 */ return result。 /* 當(dāng)A/D芯片ADBUSY 位=1 */ Delay()。 /* 定義函數(shù) */ STARTED = 0。i++)。 /* 定義函數(shù) */ for(i=0。 /* A/D工作檢測(cè)信號(hào) */unsigned char L_value[8]={0x0E,0x0C,0x0D,0x09,0x0B,0x03,0x07,0x06}。這樣推算，時(shí)間比較合適，在可以控制的范圍內(nèi)。理論計(jì)算：步進(jìn)電機(jī)達(dá)到最大壓力所需要旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)：如之前所得，液壓閥內(nèi)部壓力F=，當(dāng)彈簧剛度K=1000N/m時(shí)；S = F / K = = , 所以半步位移Ss=。根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，期望的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n為30轉(zhuǎn)/分、細(xì)分倍數(shù)x為2。 步進(jìn)電機(jī)的頻率設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用頻率來(lái)控制，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行頻率跟轉(zhuǎn)速成正比，可以通過(guò)計(jì)算公式，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。P（）P（）P（）P（）16進(jìn)制0111Ox0E0011Ox0C1011Ox0D1001Ox091101Ox0B1100Ox031110Ox070110Ox06 （）將此環(huán)形分配脈沖控制字存放在位于單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)組step [ ]中。根據(jù)節(jié)拍的順序?qū)崿F(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。四相八拍環(huán)形脈沖控制字存放在數(shù)組step [ ]中。這樣就完成了一次循環(huán)，達(dá)到了遠(yuǎn)程控制的目的，下面是實(shí)行這一控制的具體步驟。然后由壓力傳感器測(cè)量壓力的變化，通過(guò)電信號(hào)的形式傳遞給ADC0809芯片，ADC0809芯片能把這種電信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后反饋給89C51單片機(jī)。有則返回第一步修改程序，修改后繼續(xù)編譯，如果還有錯(cuò)誤則再次返回其一步，直到0error為止。本次軟件編程的主要要達(dá)到的目的是：89C51單片機(jī)通過(guò)輸出脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，然后接受壓力傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的反饋信號(hào)，以控制系統(tǒng)是否繼續(xù)動(dòng)作。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是KeilC51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其中KeilC51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。這樣控制系統(tǒng)硬件電路就連接完畢了。壓力傳感器通過(guò)螺紋旋緊在負(fù)載（數(shù)字液壓閥）上，引腳1接電源（15V），引腳2與ADC0809芯片IN0引腳相連。引腳9與步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)相位4相連。引腳9連接復(fù)位電路。 電路圖：圖中包括的硬件有：89C51單片機(jī)、ULN2803AP放大芯片、步進(jìn)電機(jī)、負(fù)載（數(shù)字液壓閥）、壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，以及復(fù)位電路所需要的一些元器件。而ADC0809的CS、WR、RD、EOC引腳用于單片機(jī)89C51交換數(shù)據(jù)，使芯片ADC0809可以正常工作。89C51單片機(jī)P00～P07引腳根據(jù)介紹我們可以知道，它們的作用是訪問(wèn)片外存貯器時(shí)作為低八位地址線和八位數(shù)據(jù)線（復(fù)用）。而在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，芯片ADC0809在反饋電路起到了一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的作用，即將壓力傳感器輸出的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再輸出給89C51單片機(jī)，單片機(jī)再根據(jù)得到的信號(hào)，進(jìn)行判斷（比較壓力是否已經(jīng)超過(guò)程序設(shè)定的最大壓力），在控制步進(jìn)電機(jī)是否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，是則進(jìn)行下一次循環(huán)，否則步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，控制停止。同樣道理，我們就可以算出，當(dāng)電壓為5～15DC之間任意值時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的壓力是多少了。它的工作原理是從負(fù)載上測(cè)出瞬時(shí)的系統(tǒng)內(nèi)部壓力，并用電信號(hào)的形式傳遞給芯片ADC0809。 反饋電路本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選用的傳感器為高溫壓力傳感器TQ550型。本設(shè)計(jì)采用成本低、電路簡(jiǎn)單且可靠性高的直流固態(tài)繼電器ULN2803AP芯片，主要技術(shù)參數(shù):工作電壓12～150VDC,額定電流1～5 A,隔離電壓≥1500 V,絕緣電壓≥2000 V,控制電壓3～32 V,開啟電流5mA,通態(tài)壓降(1. 3 V,通態(tài)電流(1mA,開關(guān)時(shí)間≤0. 1 ms,工作環(huán)境溫度30～80℃)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔離和放大的兩大功能。步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)通過(guò)89C51單片機(jī)的P1口的P1. 0、P1. P1. P1. 3四個(gè)口輸出的具有時(shí)序的方波,經(jīng)ULN2803AP芯片(為方便輸出,起非門的作用)作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，并設(shè)置產(chǎn)生外部中斷,達(dá)到靈活控制步進(jìn)電機(jī)的目的。（） 硬件部分設(shè)計(jì) 單片機(jī)電路本系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)。運(yùn)用單片機(jī)的輸出功能,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)輸出3個(gè)信號(hào)分別給步進(jìn)電機(jī)的三相A、B、C,并通過(guò)輸出時(shí)信號(hào)的循環(huán)次序,來(lái)設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及輸出信號(hào)的頻率以便設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。無(wú)論采用哪種控制方式,在一個(gè)通電循環(huán)內(nèi),步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角恒為一個(gè)齒距角。這種控制方式稱為三相單三拍。若按A→B→C→A…規(guī)律循環(huán)順序通電,則步進(jìn)電機(jī)按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)A相控制繞組接通脈沖電流時(shí),在磁拉力作用下使A相的定、轉(zhuǎn)子對(duì)齊,相鄰的B相和D相的定、轉(zhuǎn)子小齒錯(cuò)開。 （17腳）： /RD（片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號(hào)輸出端） zDhdiP[ （16腳）： /WR（片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號(hào)輸出端） \ .VN3
U3S （14腳）： T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端） 5{nP9ku （12腳）： /INT0（外部中斷0輸入端） Bs|%BZ0U （11腳）： TXD（串行口輸出端） ywZamp。 另外還有專門的第二功能。 ～（10～17腳）：8位準(zhǔn)雙向I/O口。 6(DM= Wr1\69E ～（1～8腳）： 8位準(zhǔn)雙向I/O口。負(fù)載能力為8個(gè)LSTTL門。 輸入/輸出引腳P0、PP2和P3口 dc!og_ /EA端接低電平時(shí)，CPU僅從片外程序存貯器取指令。 xdS^Kh~0 /PSEN（29腳）：片外程序存貯器讀選通信號(hào)端。 39。ALE端負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LSTTL門。訪問(wèn)片外存貯器時(shí)，ALE作低八位地址的鎖存控制信號(hào)。 /j39。高電平有效，寬度在24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上， （）使單片機(jī)復(fù)位。_a`S!tH Py[N[xZ XTAL1（19腳）：接外部晶體振蕩器的另一端。 \am_~^UR\ XTAL2（18腳）：接外部晶體振蕩器的一端。c6!uZL Vss（20腳）：接地 sGEP): 4Ri}amp。YeWE主電源引腳Vcc和Vss amp。8051單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路步進(jìn)電 機(jī)負(fù)載壓力傳感器ADC0809輸出信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)做功檢測(cè)信號(hào)A/D輸入信號(hào)（） 89C51單片機(jī)的介紹 引腳簡(jiǎn)要說(shuō)明 hkUamp。這樣步進(jìn)電機(jī)就可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載（數(shù)字液壓閥），當(dāng)絲杠開始動(dòng)作（相當(dāng)于旋緊手柄），系統(tǒng)的內(nèi)部壓力開始逐漸加大，此時(shí)壓力傳感器將不斷測(cè)量負(fù)載（數(shù)字液壓閥）的內(nèi)部壓力，并不斷反饋給ADC0809這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片，而ADC0809芯片也會(huì)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再次反饋給89C51單片機(jī)，這樣周而復(fù)始，直到壓力到達(dá)需要值，系統(tǒng)將停止工作。首先對(duì)89C51單片機(jī)進(jìn)行程序編輯（在軟件部分進(jìn)行講述），使其根據(jù)需要，產(chǎn)生一定頻率的A、B、C、D四相信號(hào)(根據(jù)實(shí)際需要,可擴(kuò)充更多相信號(hào))，這樣就可以控制步進(jìn)電機(jī)按照需要一需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行動(dòng)作。編號(hào)7部分原是一個(gè)螺栓，卸下螺栓，便可以擰上尺寸相同的壓力傳感器TQ550，它可以測(cè)定液壓閥系統(tǒng)內(nèi)部壓力油的壓力，并以電信號(hào)的形式反饋給控制系統(tǒng)，即反饋?zhàn)饔?。其次，本設(shè)計(jì)中附加了隔板一個(gè)，為了可以讓步進(jìn)電機(jī)可以擺放在液壓閥附近一個(gè)合適的位置上而設(shè)計(jì)，它的作用是支撐步進(jìn)電機(jī)的重量，限制步進(jìn)電機(jī)的位移，以防止其振動(dòng)。首先，編號(hào)6部分原是一個(gè)旋緊手柄，用于給液壓閥調(diào)定一個(gè)固定的壓力值，為了讓其可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，我把旋緊手柄卸下，換上步進(jìn)電機(jī)，并用軸套（圖示編號(hào)6）連接步進(jìn)電機(jī)的伸出軸與的伸出軸，讓其可以聯(lián)動(dòng)，即當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，液壓閥的軸也隨其一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)出口油壓力低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥心上下兩腔壓力相等；當(dāng)出口油壓力高于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥心移動(dòng)，先導(dǎo)閥打開，主閥心的油液便從外泄口流回油箱。YG13H型高靈敏度先導(dǎo)式減壓閥是一個(gè)定差減壓閥，它可以使液壓系統(tǒng)中的某一支路的壓力低于系統(tǒng)壓力且保持壓力恒定。 改造圖及說(shuō)明改造圖：（）： 局部圖：() ，此圖為YG13H型高靈敏度先導(dǎo)式減壓閥改造成數(shù)字液壓閥的機(jī)械部分的改造圖。 我選擇這款壓力傳感器的原因是，高溫壓力傳感器TQ550它有很適合的量程0～30MPa（與本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求相符）；其次，它可以使用于液壓環(huán)境，可以耐高溫、高壓；然后，它的響應(yīng)時(shí)間很短、響應(yīng)頻率較快，可以說(shuō)是很精密，很適合數(shù)字控制；最后，它體積較小，尺寸很合適我選定的液壓閥。%FS/℃溫度對(duì)靈敏度影響:177。10KHZ溫度對(duì)零點(diǎn)影響:絕緣電阻: ≥1000MΩ允許過(guò)載: 120%FS響應(yīng)時(shí)間: 出: ~環(huán)境溫度: －40～＋125℃介質(zhì)溫度:　177。 度: 177。 程: 0～30由于沒(méi)有活動(dòng)部件,抗振動(dòng)和抗沖的能力很強(qiáng)，可用于惡劣的環(huán)境。它應(yīng)用了先進(jìn)的離子束濺射和離子束刻蝕工藝，將應(yīng)變電橋直接制作在金屬測(cè)壓膜片上。 二、計(jì)算在選用步進(jìn)電機(jī)之前，我必須做一個(gè)計(jì)算，需要得到一個(gè)數(shù)值，以確定選用的步進(jìn)電機(jī)必須提供多大的扭矩才能帶動(dòng)我選用的液壓閥轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)！根據(jù)我選用的YG13H型高靈敏度先導(dǎo)式減壓閥，它的先導(dǎo)閥心的開口直徑為2mm，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求的液壓閥的最大壓力為30MPa，這樣我們就能算出，所需要步進(jìn)電機(jī)的扭矩，計(jì)算如下：F = P * A =30 * * 1 * 1 = (液壓系統(tǒng)的阻力)P扭 = F * S = * =（電動(dòng)機(jī)必須提供的扭矩）根據(jù)上面的計(jì)算，所以根據(jù)需要我選用混合式步進(jìn)電機(jī)BS86HB6504三、混合式步進(jìn)電機(jī)BS86HB6504下面列出了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用到的混合式步進(jìn)電機(jī)的一些典型參數(shù)： 產(chǎn)品名稱：BS86HB6504步距精度：5%溫升：80℃ Max環(huán)境溫度：20℃~+50℃ （）絕緣電阻：100MΩ Min 500VDC耐壓：500V AC 1minute徑向跳動(dòng)：（450g負(fù)載）軸向跳動(dòng)：（450g負(fù)載）電氣規(guī)格（Specifications）：型號(hào)步距角電機(jī)長(zhǎng)度保持轉(zhuǎn)矩相電阻相電感轉(zhuǎn)子慣量電機(jī)重量ModelStep Angle（176。它又分為兩相和五相：。 一、步進(jìn)電機(jī)常識(shí) 常見的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB），永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，但噪聲和振動(dòng)都很大。 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說(shuō)：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。本產(chǎn)品主要用于液壓管路，適用于進(jìn)口壓力變化大，流量變化大的液壓管路。改善了流線分布，降低了噪聲。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力、利用膜片傳感出口壓力變化，通過(guò)導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動(dòng)活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過(guò)流面積的大小，實(shí)現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成。 液壓閥的選擇本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將選用YG13H型高靈敏度先導(dǎo)式減壓閥，下面是這個(gè)型號(hào)的減壓閥的介紹：本系列減壓閥屬于先導(dǎo)活塞式減壓閥。由于壓力傳感器反饋的信號(hào)是一個(gè)電信號(hào)，所以還需要把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這就需要一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片在壓力傳感器與89C51之間進(jìn)行工作。最后是反饋部分，對(duì)于一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，反饋部分是很重要的一個(gè)部分。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，89C51單片機(jī)將作