基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-10 18:19本頁(yè)面
【正文】 電機(jī) ,其機(jī)械角位移和轉(zhuǎn)速分別與輸入電機(jī)繞組的脈沖個(gè)數(shù)和脈沖頻率成比例 .通過(guò)改變電脈沖頻率 ,可在大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速 .同時(shí) ,該電 機(jī)還能快速起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和步進(jìn)電機(jī)只需采用最簡(jiǎn)單的開環(huán)控制就可取得 非常高的控制精度，且這種系統(tǒng)不需要反饋信號(hào)，系統(tǒng)硬件實(shí)施比較簡(jiǎn)單。／ (k*m*z)的角度。 ／(k*m*z)的角度。 ／ (k*m*z)的角度，其中 k 表示通電方式，當(dāng)為單拍時(shí)取k=1，雙拍時(shí)取 k=2； m 為定子繞組的相數(shù)； z 為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。 “單”、“雙”、“拍”的意 思是：“單”指每次切換前后只有一相繞組通電，“雙”指的是每次有兩相繞組通電：而從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)就叫作一“拍”。若改為 A— D— C— B— A?時(shí)，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與原來(lái)相反，即，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 2．轉(zhuǎn)向控制方式 如果按給定的工作方式正向順序通電換相，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就 正 轉(zhuǎn)；如果按相反的順序通電換相，則電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。其工作原理與 三 相 六 拍相同，此處不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。轉(zhuǎn)子就按照 A—AB— BBC— C— CAA??的旋轉(zhuǎn)順序運(yùn)動(dòng)下去。然后使 B 相斷電， C相通電，同理轉(zhuǎn)子又沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 360。隨后 A相斷電， B相控制繞組通電，則轉(zhuǎn)子就和 B 相定予齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 360。此時(shí) B、 C 二 相的定子齒則和轉(zhuǎn)子齒在不同的方向各錯(cuò)丌 360。又環(huán)形分配器送來(lái)的脈沖信號(hào)，對(duì)定子繞組輪流通電，設(shè)先對(duì) A相繞組通電， B、 C、二 相都不通電?！皢巍薄ⅰ半p”、“拍”的意思是：“單”指每次切換前后只有一相繞組 通電，“雙”指的是每次有兩相繞組通電：而從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)就叫作一“拍”。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)由控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，其基本控制方式如下： 1．相序控制方式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格按照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行，通常我們是把通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配。繞組按一定的通電 7 7 順序工作，這個(gè)通電順序稱為“相序”。 步進(jìn)電機(jī)主要是有定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，而且很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。當(dāng)輸入脈沖頻率很低時(shí)，步進(jìn) 電機(jī)轉(zhuǎn)子就處于步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)， 由于步進(jìn)電機(jī)具備快速啟動(dòng)和停止的能力，它的步距角和轉(zhuǎn)速僅與脈沖頻率有關(guān)而不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件的影響，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累． 步進(jìn)電機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。在開環(huán)方式下，步進(jìn)電機(jī)的輸出步數(shù)總是和輸入指令的脈沖數(shù)相等，每個(gè)脈沖都使電機(jī)轉(zhuǎn)軸前進(jìn)一個(gè)步進(jìn)角，并依靠它特有的定位轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)軸準(zhǔn)確地鎖定在相應(yīng)的步距位置。 PSEN(29)：程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。作為 P0 口某時(shí) 選出的信息到底是低 8 位地址還是傳送的數(shù)據(jù)，需要有一信號(hào)同步地進(jìn)行分別。當(dāng) Vcc 下降掉到低于規(guī)定的水平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)， VPD就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 （ 5）控制引腳 RST/Vpp(9)：當(dāng)振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位。 P3 口是多功能口，同 P0 口一樣，當(dāng)做輸入口時(shí)，必須先向鎖存器寫“ 1”，使場(chǎng)效應(yīng)管 T 截止。 P2 口是 8 位準(zhǔn)雙向輸入／輸出接口，當(dāng)外接程序存儲(chǔ)據(jù)時(shí)， P2 口給出地址的高 8 位，此時(shí)不能用作通用， I／ O 口。 CPU 既可以對(duì) P1 口進(jìn)行字節(jié)操作，又可以進(jìn)行位操作。 （ 2） P1， P2， P3 口 P1 口是唯一的單功能口，位結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示，僅能作為通用 I/O 口 使用， P1 口是 8 位準(zhǔn)雙向口，作通用輸入／輸出口使用， Pl口有別于 P0 口，它接有內(nèi)部上拉電阻。 （ 1） P0 口 P0 口某一位的結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示，一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)緩沖器、一12DC PT 1T 2讀 鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器鎖 存 器地 址 /數(shù) 據(jù)控 制 信 號(hào) CV C CP 0 .X 引 腳讀 引 腳M U Xamp。標(biāo)準(zhǔn) I/O 口的主要功能相當(dāng)于一個(gè) 8 位鎖存器， 4 4 能存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的二進(jìn) 制數(shù)據(jù)，以保持與之相連接的 8 條口線各自電位的高低狀態(tài)。 （ 4）并行 I/O 口 用于進(jìn)行單片機(jī)內(nèi)外的傳輸， 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3）。 ② 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 AT89C51 共有（地址為： 0000H0FFFH）的 flash 程序存儲(chǔ)器，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格常數(shù)?？刂破鹘邮諄?lái)自存儲(chǔ)器的指令，使各部件協(xié)調(diào)工作，完成指令所 規(guī)定的操作。操作的結(jié)果一般送回累加器 ACC，而其狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)寄存器 PSW。 ①運(yùn)算器 運(yùn)算器即算術(shù)邏輯單元 ALU,是進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算的部件。它由一個(gè) 8 位中央處理器（ CPU）、一個(gè) 256B 片 內(nèi) RAM 及 4KBFlashROM、 21 個(gè)特殊功能寄存器、 4 個(gè)8 為并行 I/O 口以及中斷系統(tǒng)等部分組成，各功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線連成一個(gè)整體，集成在一塊芯片上。下面介紹一下 AT89C51 單片機(jī)。步進(jìn)
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