【正文】 機的控制信號作用于脈沖分配器，本設(shè)計中采用8713脈沖分配器可以很好的減輕單片機的工作量。AT89C51脈沖分配鍵盤LED顯示驅(qū)動電路步進(jìn)電動機負(fù)載圖23系統(tǒng)原理框圖AT89C51不僅功能強大，而且性能十分靈活性高。單片機通過脈沖分配和驅(qū)動電路帶動步進(jìn)電動機運轉(zhuǎn)?；趩纹瑱C實現(xiàn)步進(jìn)電動機的正反轉(zhuǎn)、啟動、停止和加減速。阻尼方法消除振蕩市通過增加阻尼的方法來實現(xiàn)的，主要有機械阻尼和電子阻尼兩大類。怎樣解決失步使步進(jìn)電機本身產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大。② 轉(zhuǎn)子的平均速凍大于旋轉(zhuǎn)磁場的速度。因此，步進(jìn)電動機有一個啟動頻率，超過啟動頻率啟動時，肯定會產(chǎn)生失步。失步步進(jìn)電動機失步的原因有2種：① 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速慢于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，或者說慢于換相速度。接著第3個脈沖到來，轉(zhuǎn)子受正電磁轉(zhuǎn)矩的作用回到平衡點。振蕩失步的過程如下：在第1個脈沖到來后，轉(zhuǎn)子經(jīng)歷了一次振蕩。當(dāng)步進(jìn)電動機工作在共振區(qū)時，步進(jìn)電動機的脈沖頻率接近步進(jìn)電動機的振蕩頻率或振蕩頻率的分頻或倍頻，這會使振蕩加劇，嚴(yán)重時造成失步。下面對振蕩和失步的原因進(jìn)行分析，并給出解決方法。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。圖22（a）單四拍 （b）雙四拍 （c）八拍步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。同樣，對于四相電動機其工作方式有單四拍、雙四拍和八拍。三相六拍工作方式正轉(zhuǎn)：AABBBCCCA反轉(zhuǎn)：AACCCBBBA六拍工作方式是單三拍與雙三拍交替使用的一種方法，磁場旋轉(zhuǎn)一周，通電需要換相6次，即所謂“六拍”，轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動一個齒距角。如果對多相步進(jìn)電動機來說，每次只對一相通電，要使磁場旋轉(zhuǎn)一周就需要多拍。從圖中可以看出，它分成轉(zhuǎn)子和定子兩部分。反應(yīng)式步進(jìn)電動機的性價比比較高，應(yīng)用得非常廣泛，下面就以反應(yīng)式步進(jìn)電動機為例來說明步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同，所以步距角一般很大。永磁式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子使用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源。反應(yīng)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成的，轉(zhuǎn)子中沒有繞組。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。2. 硬件電路部分：第三章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的控制核心AT89C51單片機，驅(qū)動電路，顯示電路和ZLG7290芯片。 4．繪制系統(tǒng)原理圖、方框圖和線路圖等。步進(jìn)電機在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面比傳統(tǒng)的閉環(huán)控制直流伺服電動機有較好的性能。步進(jìn)電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有累積誤差的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。一般電動機都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電動機則有定位和運轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時步進(jìn)電動機一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個脈沖信號，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電機是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。以后經(jīng)過不斷改良，使得今日步進(jìn)電機已廣泛運用在需要高定位精度、高分解性能、高響應(yīng)性、信賴性等靈活控制性高的機械系統(tǒng)中。步進(jìn)電機最早是在1920年由英國人所開發(fā)。 speed control；ZLG7290。 use of keyboard, display 8279 can be dedicated to simple hardware and less software overhead to achieve keyboard and LED display interface. Finally introduce the hardware and software implementation methods in detail. Key words: SCM。 pulse distribution method using hardware from the 8713 chip control signals received resulting from the corresponding control pulse, to avoid software method to generate pulses in constant time occupied。ZLG7290。本設(shè)計最后詳細(xì)介紹了硬件部分和軟件部分的實現(xiàn)方法。揚州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計用紙摘 要本設(shè)計中首先介紹了步進(jìn)電機的工作原理、控制特點和運行狀態(tài)，然后給出了步進(jìn)電機的單片機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。在這個控制系統(tǒng)中，單片機選用AT89C51，其作為控制核心，擔(dān)負(fù)著產(chǎn)生脈沖，發(fā)送、接受控制命令等任務(wù)；脈沖分配采用硬件方法，由8713接收到單片機的控制信號后產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，避免了軟件法在不停地產(chǎn)生脈沖時占用的時間；采用單電壓驅(qū)動的方法驅(qū)動電機帶動負(fù)載運行；利用鍵盤、顯示專用芯片8279能夠以較簡單的硬件電路和較少的軟件開銷實現(xiàn)微型機與鍵盤和LED顯示器接口。關(guān)鍵詞：單片機；步進(jìn)電機；速度控制。顯示器Abstract The design introduces the working principle of stepper motor, control features and operations, and then gives the stepper motor microcontroller control system design programs. In this control system, the SCM selecting AT89C51, the control center of the shoulder produces pulses, sending, receiving control mands and other tasks。 adopt a single voltagedriven approach drive motor to drive the load operation。 stepper motor。display； 目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 1 2 2 2第二章步進(jìn)電機控制系統(tǒng)設(shè)計方案 3 3 5 6 7第三章 步進(jìn)電機控制系統(tǒng)硬件部分 9 9 10 AT89C51的主要性能 10 AT89C51引腳功能說明 10 15 LED顯示電路 16 LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理 16 LED顯示接口 18 19 ZLG7290概述 1引線與功能 21 ZLG7290鍵盤、顯示接口電路設(shè)計 23 26第四章 步進(jìn)電機控制系統(tǒng)軟件部分 30 30 30 31 速度控制 31第五章 總結(jié) 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄 38IV第一章 緒論 本章將簡要介紹步進(jìn)電機的發(fā)展過程、步進(jìn)電機在日常生活中的廣泛應(yīng)用、步進(jìn)電機作為數(shù)字控制電動機的主要特點以及本次研究的主要內(nèi)容和論文安排。1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機上，這對于數(shù)字化的控制變得更為容易。在生產(chǎn)過程中要求自動化、省人力、效率高的機器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項指令動作的靈活控制性場合步進(jìn)電機用得最多。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機可以直接用數(shù)字信號驅(qū)動，使用非常方便。步進(jìn)電動機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。因此非常適合于單片機控制。傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用。　　步進(jìn)電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，正是這個特點，步進(jìn)電機可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。本設(shè)計以實現(xiàn)基于單片機的步進(jìn)電機控制為主要目標(biāo)，主要內(nèi)容有： 1. 了解步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)及工作原理； 2. 了解步進(jìn)電機的控制方法； 3．選擇、設(shè)計控制系統(tǒng)所需的控制電路，設(shè)計控制系統(tǒng)；控制電路主要由AT89C51單片機、晶振電路、地址鎖存器、譯碼器、ZLG7290芯片等組成，ZLG7290芯片能自動完成對顯示的刷新，同時還可以對鍵盤自動掃描，識別閉合鍵的鍵號，使用非常方便。1. 原理部分：第一章和第二章主要介紹了步進(jìn)電機的特點，結(jié)構(gòu)和工作原理以及步進(jìn)電機的控制特點和運行狀態(tài)。第二章步進(jìn)電機控制系統(tǒng)設(shè)計方案,1步進(jìn)電動機的定義步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。,2步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)分類一般說來步進(jìn)電動機可分為三大類：反應(yīng)式步進(jìn)電動機、永磁式步進(jìn)電動機和混合式步進(jìn)電動機。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做得很小，但動態(tài)性能較差。它的輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好。需要供給正負(fù)脈沖信號。圖21 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機結(jié)構(gòu)圖如圖21是一個三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機結(jié)構(gòu)圖。定子上有六個磁極（大極），每兩個相對的磁極（N、S極）組成一對，共有三對2,對于三相步進(jìn)電動機，其工作方式如下：單三拍工作方式正轉(zhuǎn)：ABCA反轉(zhuǎn)：ACBA其中“單”指的是每次對一相通電；“三拍”指的是磁場旋轉(zhuǎn)一周需要換相3次，這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距角。雙三拍工作方式正轉(zhuǎn)：ABBCCAAB反轉(zhuǎn)：BAACCBBA雙三拍工作方式是：每次對兩相通電，即所謂“雙”；磁場旋轉(zhuǎn)一周需要換相3次，即所謂“三拍”，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距角。這是與單三拍和雙三拍最大的區(qū)別。其通電時序和波形如圖22（a）、（b）、（c）所示。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。、失步及解決方法步進(jìn)電動機的振蕩和失步是一種普遍存在的現(xiàn)象，它影響應(yīng)用系統(tǒng)的正常運行，因此要盡力去避免。振蕩步進(jìn)電動機的振蕩現(xiàn)象主要發(fā)生于：步進(jìn)電動機工作在低頻區(qū)，步進(jìn)電動機工作在共振區(qū)，步進(jìn)電動機突然停車時。步進(jìn)電動機的振蕩頻率可由下式求出：式中：J—轉(zhuǎn)動慣量；Z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)； —最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)子回擺到最大振幅時，恰好第2個脈沖到來，轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)回擺。這樣，轉(zhuǎn)子經(jīng)過3個脈沖仍然回到原來位置，也就是丟了3步。例如，步進(jìn)電動機在啟動時，如果脈沖的頻率較高，由于電動機來不及獲得足夠的能量，使其無法令轉(zhuǎn)子跟上旋轉(zhuǎn)磁場的速度，所以引起失步。注意，啟動頻率不是一個固定值，提高電動機的轉(zhuǎn)矩、減小負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量、減小步距角都可以提高步進(jìn)電動機的啟動頻率。這主要發(fā)生在制動和突然換向時，轉(zhuǎn)子獲得過多的能量，產(chǎn)生嚴(yán)重的過沖，引起失步。使步進(jìn)電機克服轉(zhuǎn)矩減小或者更換大一點的電機。其中機械阻尼法比較單一，就是在電動機軸上加阻尼器。單片機是本次設(shè)計的控制核心，本次設(shè)計選用AT89C51。系統(tǒng)原理框圖如23所示