【正文】 芯片的具體介紹如下；(1)DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。當(dāng)采用單脈沖輸人法時(shí)，其連線方式如圖 b 所示；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 12Jun2022 Sheet of File: F:\ Drawn By:D1L1UNPN DARU1R1R2R3D1L1UNPN DARU1R1R2R3D1L1UNPN DARU1R1R2R3+27V圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 10Jun2022 Sheet of File: H:\動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng) .ddb Drawn By:1Cu 16 Vdd2Cp 15 Co3Ck 14 Em4U/D 13 Ф15Ea 12 Ф26Eb 11 Ф37Фc 10 Ф48Фs 9 RPWM87131Cu 16 Vdd2Cp 15 Co3Ck 14 Em4U/D 13 Ф15Ea 12 Ф26Eb 11 Ф37Фc 10 Ф48Фs 9 RPWM8713(a) (b)圖 8713 脈沖輸入1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 2Oct2022 Sheet of File: I:\動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng) .ddb Drawn By:12345678 9101112131415167407Cu 1Cp 2Ck 3U/D 4Ea 5Eb 6Φc 7Φs 8 R9Φ410Φ311Φ212Φ113Em14Co15VDD16PWM8713圖 PWM8713 的引腳圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文　　PMM8713 功能介紹　　PMM8713 是專用的步進(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 有兩種脈沖輸人法:雙脈沖輸人法和單脈沖輸人法。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)，其原理框圖如圖 所示。具體的連接圖如 所示：　 PWM8713 芯片介紹如下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。如圖 所示:(a) (a) 圖 最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩的確定 　　如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大為 ，且 ，如圖 （b）則初始平衡位置為 點(diǎn)，但在改變通電狀態(tài)的瞬間電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩為 ，由于 ，轉(zhuǎn)子不能到達(dá)新的穩(wěn)定平衡位置點(diǎn) ，而是向失調(diào)角 θ 減小的方向滑動(dòng)，電機(jī)不能帶動(dòng)負(fù)載作步進(jìn)運(yùn)行，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是處山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文于失控狀態(tài)，由此可見(jiàn)只有負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于相鄰兩個(gè)矩角特性交點(diǎn) S 所對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩 才能保證電機(jī)正常的步進(jìn)運(yùn)行，把 稱為最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩也稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩當(dāng)然它比最大靜轉(zhuǎn)矩 可求得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式 。對(duì)應(yīng)它的靜穩(wěn)定區(qū)為，（π+ ）θ (π+ )， 即改變通電狀態(tài)的瞬間只要轉(zhuǎn)子在這個(gè)區(qū)域內(nèi)就能趨向新的穩(wěn)定平衡位置，因此把后一個(gè)通電相的靜穩(wěn)定區(qū)稱為前一個(gè)通電相的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)，把初始穩(wěn)定平衡點(diǎn) 與動(dòng)穩(wěn)定區(qū)的邊界點(diǎn) A 之間的距離稱為穩(wěn)定裕度，拍數(shù)越多步距角越小，動(dòng)穩(wěn)定區(qū)就越接近靜穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定裕度越大，運(yùn)行的穩(wěn)定性越好轉(zhuǎn)子從原來(lái)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)的時(shí)間越短，能夠響應(yīng)的頻率也就越高?！　?2)動(dòng)穩(wěn)定區(qū)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文當(dāng) A 相控制繞組通電時(shí)矩角特性如圖 中的曲線 A 所示，若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為理想空載則轉(zhuǎn)子處于穩(wěn)定平衡點(diǎn) 處，如果將 A 相通電改變?yōu)?B 相通電，那么矩角特性應(yīng)向前移動(dòng)一個(gè)步距角 變?yōu)榍€ B， 點(diǎn)為新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。三相雙三拍運(yùn)行方式 AB 相與 BC 相導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)如圖 所示： (a)BC 相導(dǎo)通 (a)AB 相導(dǎo)通圖 三相雙三拍運(yùn)行方式　　在分析步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，不僅要知道某一相控制繞組通電時(shí)的矩角特性，而且要知道整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中各相控制繞組通電狀態(tài)下的矩角特性，即所謂矩角特性族以三相單三拍的通電方式為例，若將失調(diào)角 θ 的坐標(biāo)軸統(tǒng)一取在 A 相磁極的軸線上，顯然 A 相通電時(shí)矩角特性如圖 中曲線 A 所示穩(wěn)定平衡點(diǎn)為 O 點(diǎn)，B 相通電時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 1/3 齒距相當(dāng)于轉(zhuǎn)過(guò) 2π/3 電角度,它的穩(wěn) 中曲線 C, 這三條曲線就構(gòu)成了三相單三拍通電方式時(shí)的矩角特性族總之矩角特性族中的每一條曲線依次錯(cuò)開(kāi)一個(gè)用電角度表示的步矩角 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ()　　同理可得到三相單雙六拍通電方式時(shí)的矩角特性族如圖 所示：圖 三拍時(shí)的矩角特性族圖 六拍時(shí)的矩角特性族　　步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的特性它直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和系統(tǒng)的快速反應(yīng)。,但雙三拍運(yùn)行時(shí)每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由 AB 兩相通電變?yōu)?BC 兩相通電時(shí)，B 相保持持續(xù)通電狀態(tài) C 相磁拉力圖使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而 B 相磁拉力卻起有阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)的山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文作用。使轉(zhuǎn)子齒 1,3 的軸線與定子 C 相極軸線對(duì)齊,如圖 (c) AB–CA 的順序輪流通電,轉(zhuǎn)子就會(huì)一步一步地按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率,旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序若按 ACBA 的順序通電,則電機(jī)按順時(shí)針?lè)捶较蜣D(zhuǎn)動(dòng).　　上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行,”三相”是指三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī),”單”是指每次只有一相控制繞組通電,控制繞組每改變一次通電方式稱為一拍,三拍是指經(jīng)過(guò)三次改變通電方式為一個(gè)循環(huán),我們稱每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度為步距角。圖 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理圖 三相單三拍通電方式　　當(dāng) A 相控制繞組通電,其余兩相均不通電,電機(jī)內(nèi)建立以定子 A 相極為,使轉(zhuǎn)子齒 1, 3 的軸線與定子 A 相極軸線對(duì)齊,如圖 (a) A 相控制繞組斷電,B 相控制繞組通電時(shí),轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下,逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò) 30,176。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下，CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。原理圖如 所示： 主要特性　　與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8 位內(nèi)部RAM、32 可編程 I/O 線、兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5 個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 13Jun2022 Sheet of File: G:\ Drawn By:T1/ 15WR / 16 RD/ 17XTAL2 18XTAL1 19GND 20T0/ 14 1 2 5 6 3 8RXD/ 10TXD/ 11RST/VPD9INT0/ 1222 INT1/ 1327 PSEN29 ALE/PROG30 EA/VPP3133 36 40AT89C51AT89C51圖 AT89C51 的引腳圖　　(1) 振蕩器特性：　　XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。P1 口（18）：準(zhǔn)雙向通用 I/0 口。 　 (7)EA/VPP（31）：內(nèi)/外部 ROM 選擇 端?！　?5)ALE/PROG（30）：地址鎖存信號(hào)輸出端/EPROM 編程脈沖輸入端。 單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須有脈沖信號(hào)才能工作，在它的內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可；另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時(shí)，需在 XTL2 上加外部時(shí)鐘信號(hào)（詳細(xì)的內(nèi)容將在以后的課程中專門介紹）。　　(2)VSS（20）：接地，也就是 GND。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。但由鍵盤輸入的速度數(shù)值了得通過(guò)顯示器來(lái)顯示，固本次設(shè)計(jì)要兩排顯示，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文一排來(lái)顯示給定的轉(zhuǎn)速一排來(lái)顯示實(shí)際的轉(zhuǎn)速。選用 8713 作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片并通過(guò)光電耦合來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 基本方案的確定因本次設(shè)計(jì)的要求，選用三相三拍步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)選用 89C51 作為控制器。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)。不宜于電機(jī)的正常運(yùn)行。雙電壓驅(qū)動(dòng)是電路一般采用兩種電源電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，因這兩個(gè)電源分別是一個(gè)為高壓一個(gè)為低壓，因此也稱為高低壓驅(qū)動(dòng)電路。它的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因它的工作效率低，特別是在高頻下更顯的突出。 驅(qū)動(dòng)電路的選擇步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有多種，但最為常用的就是單電壓驅(qū)動(dòng)、雙電壓驅(qū)動(dòng)、斬波驅(qū)動(dòng)、細(xì)分控制驅(qū)動(dòng)等。用編碼器還的測(cè)速發(fā)電機(jī)作為轉(zhuǎn)速測(cè)量工具,因?yàn)檫x擇了閉環(huán)控制，就必須有反饋元件，反饋元件一般有兩種，一種是采用同軸的測(cè)速發(fā)電機(jī)，把步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋回來(lái)，然后通過(guò)顯示器顯示出來(lái)并對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；別一種是通過(guò)光同軸的電編碼器把步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋回來(lái)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；兩者相比，后者的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，安全可靠，污染少。　　　 驅(qū)動(dòng)方式的確定并于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般有兩種方法，一種是通過(guò) CPU 直接來(lái)驅(qū)動(dòng)，這種方法一般不宜采用，因?yàn)?CPU 的輸出電流脈沖是特別小的它不能足以讓步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；別一種是通過(guò) CPU 來(lái)間接驅(qū)動(dòng)，就是把從 CPU 輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，然后直接驅(qū)動(dòng)或是再通過(guò)光電隔離間接來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，這種方法比較安全可靠。但與伺服系統(tǒng)中使用的編碼器相比，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)采用的編碼器成本更低。近期，步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制（CLC）還能幫助執(zhí)行智能分布運(yùn)動(dòng)架構(gòu)。 閉環(huán)控制，是傳統(tǒng)步進(jìn)控制的一個(gè)部分，能有效地提供更高地可靠性、安全性或產(chǎn)品質(zhì)量。 事實(shí)上，步進(jìn)系統(tǒng)可提高位移控制的的性能，且不需要反饋?！　鹘y(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制通常采用反饋設(shè)備和非傳感方法，是有效的實(shí)現(xiàn)帶有安全需求、危險(xiǎn)狀況或高精確度要求的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用的方法。正阻尼使用這一信息阻擋振動(dòng)的速度，產(chǎn)生更多的可用的轉(zhuǎn)矩輸出，降低轉(zhuǎn)矩的機(jī)械振動(dòng)損耗。　　其它的方法包括各種不同的反電動(dòng)勢(shì)控制電機(jī)參數(shù)測(cè)量和軟件技術(shù)，一些制造企業(yè)都會(huì)使用這些方法。一個(gè)簡(jiǎn)單的回路與指令校驗(yàn)的步進(jìn)電機(jī)比較，驗(yàn)證步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到預(yù)計(jì)的位置；　　 (2)反電動(dòng)勢(shì), 一種無(wú)傳感器的檢測(cè)方法，使用步進(jìn)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)（eleCtromotiveforCe，emf）信號(hào)，測(cè)量和控制速度。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，這樣可大幅度減少占用 CPU 的時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度愿大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都運(yùn)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文行在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，因?yàn)槌杀据^低，并可提供運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)固有的位置控制，無(wú)須反饋。用定時(shí)中斷方式來(lái)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)程序重的其他指令因。由于從定時(shí)器裝載完重新啟動(dòng)開(kāi)始至定時(shí)器申請(qǐng)中斷止，有一定的時(shí)間間隔，造成定時(shí)時(shí)間增加，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