【正文】 機(jī) 看門狗 驅(qū)動(dòng)技術(shù)ABSTRACTStepping motor is a kind of controlled by electrical pulse signal phase winding current to achieve fixed angle rotating electromechanical ponents, pared with other types of motor control with easytoopenloop precision, no accumulation of error of the advantages, has been widely used in many fields. In order to obtain good control performance results, there has been a lot of stepping motor control system, which adopts singlechip as the control of the control system has been widely applied. A lot of this control system has been in the drive of step motor is very good, such as subdivision driving technology, but some of the system is more plex, and some relatively simple control process do not coincide, investment is not the economy。 因此本文的研究?jī)?nèi)容就是設(shè)計(jì)一套硬件系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但功能較為齊全，適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便，可靠性高的，能夠有機(jī)地把電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)的控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。很多這種控制系統(tǒng)在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)上已經(jīng)做的非常好，比如細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，但是有的系統(tǒng)比較復(fù)雜，和一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的控制過(guò)程不相吻合，投入上也不經(jīng)濟(jì)。基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要 步進(jìn)電機(jī)是一種通過(guò)電脈沖信號(hào)控制相繞組電流實(shí)現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)電元件，與其他類型電機(jī)相比具有易于開(kāi)環(huán)精確控制、無(wú)積累誤差等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。為了得到性能優(yōu)良的控制結(jié)果，出現(xiàn)了很多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其中采用單片機(jī)作為控制核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。有的系統(tǒng)在操作上不是很方便，交互性不強(qiáng)。本文首先簡(jiǎn)要描述了步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用情況、以及常見(jiàn)的控制系統(tǒng)采用的方案，常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，而且還分析了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，然后以單片機(jī)為主控制器提出了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)模塊的電路進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，接著闡述了步進(jìn)電機(jī)軟件控制開(kāi)發(fā)的流程。 some systems in the operation is not very convenient, do not have a strong interaction.So the research contents of this thesis is to design a set of hardware system is simple, economic, but the function is plete, strong adaptability, convenient operation, high reliability, can organically integrate electronic technology, single chip technology, motor control technology of stepping motor control system. This paper briefly describes the development of the scheme, the stepper motor applications, as well as the mon control system, driving technology is mon, but also analyzed the working principle of stepping motor, and then by the microcontroller. The hardware design scheme of the system, detailed design on the basis of each module the circuit, then expounds the stepping motor control software development process.Keywords: stepper motor microcontroller watchdog driver technology目 錄摘 要 IABSTRAC II第1章 緒論 1 前言 1 基于電子電路控制手段 1 基于PLC/變頻器控制手段 2 基于單片機(jī)控制手段 3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式分類及比較 6 單電壓驅(qū)動(dòng) 6 高低壓驅(qū)動(dòng) 7 自激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng) 8 它激式恒電流斬波驅(qū)動(dòng) 8 細(xì)分驅(qū)動(dòng) 9 研究的目的和意義 10 論文安排 11第2章 步進(jìn)電機(jī)概述 13 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 13 步進(jìn)電機(jī)的分類 14 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 14 永磁式步進(jìn)電機(jī) 14 混合式步進(jìn)電機(jī) 14 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理闡述 15第3章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)概述 17 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 17 本系統(tǒng)特點(diǎn)與功能 20 本系統(tǒng)特點(diǎn) 20 系統(tǒng)功能 21第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)組成 22 系統(tǒng)核心——AT89C51單片機(jī) 22 主要特性 23 管腳說(shuō)明 23 振蕩器特性 25 芯片擦除 25 最小系統(tǒng) 26 外圍電路設(shè)計(jì) 27 顯示電路—LCD1602 27 鍵盤電路 34 看門狗復(fù)位電路 36 驅(qū)動(dòng)電路—L298N 38 電源電路 41第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 43 系統(tǒng)軟件主流程圖 43 系統(tǒng)初始化流程圖 44 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行模塊主流程圖 45 系統(tǒng)顯示流程圖 46 系統(tǒng)鍵盤流程圖 47 待機(jī)狀態(tài)下鍵盤操作流程 47 連續(xù)運(yùn)行模式狀態(tài)下鍵盤操作流程 49第6章 總結(jié) 52 結(jié)論 52參考文獻(xiàn) 54致謝 56附錄1:部分系統(tǒng)程序清單 57附錄2:系統(tǒng)圖 5943CONTENTSABSTRACT IABSTRACT II Chapter1 introduction 1 preface 1 Electronic circuit control method based on 1 By means of control based on PLC\/ inverter 2 Based on MCU control 3 domestic and foreign development 4 stepper motor drive mode classification and parison of 6 single voltage drive 6 high and low voltage drive 7 selfexcited constant current chopper drive 8 excitation type constant current chopper drive 8 subdivision drive 9 the purpose and significance of the study 10 The paper 11Chapter2 outlines the step motor 13 stepper motor features 13 stepper motor classification 14 reaction stepping motor 14 permanent magnet stepper motor 14 The hybrid stepping motor 14 The step operation of the principle of stepping motor on 15 Chapter 3 stepper motor control system overview 17 stepper motor control system 17 The characteristics and function of the system 20 Characteristics of the system 20 system functions 21Chapter 4 hardware system design 22 system 22 systemAT89C51MCU core 22 The main characteristics of 23 The pin 23 Oscillator characteristics 25 chip erase 25 minimum system 26 The peripheral circuit design 27 display circuit LCD1602 27 keyboard circuit 34 watchdog reset circuit 36 The drive circuit of L298N 38 power supply circuit 41Chapter5 system software design 43 system software flowchart of 43 system initialization process in Figure 44 The step motor running module flowchart 45 system shows the process in Figure 46 standby keyboard operation process 47 continuous operation mode the keyboard operation process 49Chapter6 summarizes 52 conclusions 52Reference 54Thanks 56Appendix 1:system program in listing 57Appendix 2:system diagram 59第1章 緒論 前言 步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化裝備、辦公自動(dòng)化設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)多種多樣，但究其控制手段而言，主要可以分為以下幾種: 基于電子電路控制手段 在一些控制應(yīng)用不高的場(chǎng)合，采用簡(jiǎn)單數(shù)字定時(shí)集成芯片為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)受電脈沖信號(hào)控制，電脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。步進(jìn)電機(jī)與控制電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路組成一體，構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由三部分組成:脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、脈沖信號(hào)分配電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路。開(kāi)環(huán)時(shí)，其平穩(wěn)性好，成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但未能實(shí)現(xiàn)高精度細(xì)分。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過(guò)反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?，自?dòng)給出脈沖鏈，使步進(jìn)電機(jī)每一步響應(yīng)控制信號(hào)的命令，從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步。脈沖控制器環(huán)形分配器驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)圖11 基于電子電路控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng) 基于PLC/變頻器控制手段在一些要求實(shí)現(xiàn)精確控制的場(chǎng)合，采用PLC或者變頻器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制是一個(gè)很好的選擇。PLC作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡(jiǎn)單易學(xué)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)采用PLC來(lái)產(chǎn)生控制脈沖。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。采用軟件環(huán)形分配器占用PLC資源較多，特別是步進(jìn)電機(jī)繞組相數(shù)大于4時(shí)，對(duì)于大型生產(chǎn)線應(yīng)該予以考慮。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路將PLC輸出的控制脈沖放大，達(dá)到比較大的驅(qū)動(dòng)能力。但由于PLC的掃描周期一般為但由于PLC的掃描周期一般為幾毫秒到幾十毫秒，相應(yīng)的頻率只能達(dá)到幾百赫茲，因此，受到PLC工作方式的限制及其掃描周期的影響，步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速控制。[3]單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)機(jī)械裝置外圍電路圖13 基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)圖采用單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。系統(tǒng)中采用單片機(jī)接口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)線路。環(huán)形分配器其功能由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實(shí)現(xiàn)脈沖的分配。用軟件代替環(huán)形分配器，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的設(shè)定，用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)，大大提高了接口電路的靈活性和通用性。 本課題的研究思路即為:采用單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。在其發(fā)展歷程中，出現(xiàn)了多種類型步進(jìn)電機(jī)，按照基本的構(gòu)造和工作原理可分為三大類型即磁阻式、永磁式和混合式。永磁式步進(jìn)電機(jī)則由于轉(zhuǎn)子永磁體加工方面的限制步距角一般較大，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)分辨率比較受限，但是由于采用了低成本的爪極式結(jié)構(gòu)使得其制造工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，容易快速批量生產(chǎn)，因而廣泛應(yīng)用于對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合。在步進(jìn)電機(jī)幾十年的發(fā)展過(guò)程中，按照相數(shù)、步距角以及機(jī)座等劃分，可以說(shuō)出現(xiàn)過(guò)的步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格品種極其繁多，然而這種狀態(tài)不利于步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隨著時(shí)間的推移目