【正文】 選擇因本次設(shè)計(jì)的要求，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)選用三相雙三拍的步進(jìn)電機(jī)，具體說(shuō)明如下:三相雙三拍控制模型：正轉(zhuǎn)控制模型步序工作狀態(tài)控制模型二進(jìn)制十六進(jìn)制1AB0000001103H2BC0000011006H3CA0000010105H反轉(zhuǎn)控制模型步序工作狀態(tài)控制模型二進(jìn)制十六進(jìn)制1AB0000001103H2CA0000010105H3BC0000011006H控制繞組的通電方式為ABBCCAAB 或ABCABCAB，每拍同時(shí)有兩相繞組通電，三拍為一個(gè)循環(huán)，當(dāng)A 、B 兩相控制繞組同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時(shí)考慮到兩對(duì)定子極的作用，只有A 相極和B 相極對(duì)轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡才是轉(zhuǎn)子的平衡位置。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。 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 （1）振蕩器特性：　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。（10）P2口（2128）：準(zhǔn)雙向I/0口。 （8）P0口（3932）：雙向I/O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)。（2）VSS（20）：接地，也就是GND。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬(wàn)次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。然后用與步進(jìn)電機(jī)同軸的光電編碼器作為反饋元件，并把反饋回的信號(hào)經(jīng)CPU處理后再由顯示器顯示出來(lái)。選用8279來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示和鍵盤。但因本次設(shè)計(jì)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的精度要求比較高轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍比較廣，固應(yīng)選用驅(qū)動(dòng)芯片8713來(lái)驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。固一般采用后者，用光電騙碼器作為反饋元件。固本次設(shè)計(jì)應(yīng)采用CPU間接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。定時(shí)方法是利用單片機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)器定時(shí)功能產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號(hào)，從而可方便的控制系統(tǒng)輸出CP脈沖的周期。但占用CPU時(shí)間長(zhǎng)，不能在運(yùn)行時(shí)處理其他工作。延時(shí)方法是在每次換向之后調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換向，這樣周而復(fù)始就可發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制。 設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)功能（1）電機(jī)工作方式為三相雙三拍，初始轉(zhuǎn)速100r/min ；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的啟/停功能；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)功能；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的加/減速功能。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。往往采用AABBBC－CCAA這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來(lái)每步1/3て改變?yōu)?/6て。這樣經(jīng)過(guò)A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。 2．1．2 步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)：與齒5相對(duì)齊，（A39。第二章 步進(jìn)電機(jī)工作原理及系統(tǒng)方案論證2．1．1步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)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(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。以后經(jīng)過(guò)不斷改良，使得今日步進(jìn)電機(jī)已廣泛運(yùn)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(jī)械系統(tǒng)中。（論文）基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的畢業(yè)論文 第一章 前言 步進(jìn)電機(jī)最早是在1920年由英國(guó)人所開發(fā)。1950年后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，這對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。在生產(chǎn)過(guò)程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電機(jī)用得最多。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)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(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著40個(gè)小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開1/3て，C與齒3向右錯(cuò)開2/3て，A39。就是A，齒5就是齒1）下面是定子和轉(zhuǎn)子的展開圖： 如A相通電，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。 如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て1/3て）=2/3て。 如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て，此時(shí)齒4與A偏移為1/3て對(duì)齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3て如按A，C，B，A……通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而方向由導(dǎo)電順序決定。 不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1/24て，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。 不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m1)/m,1。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。 課程設(shè)計(jì)目的、要求及設(shè)計(jì)方案論證 設(shè)計(jì)目的（1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)給定步進(jìn)電機(jī)的控制；（2）進(jìn)一步掌握步進(jìn)電機(jī)的控制方法；（3）進(jìn)一步掌握單片機(jī)硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)方案論證（1）控制方式的確定步進(jìn)電機(jī)控制是一個(gè)比較精確的控制，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)具有成本低、簡(jiǎn)單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，在采用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的CP脈沖的頻率或者換向周期實(shí)際上就是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度。一種是延時(shí)，一種是定時(shí)。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換向程序所用的時(shí)間和，就是CP脈沖的周期，該方法簡(jiǎn)單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行。因此只適合較簡(jiǎn)單的控制過(guò)程。（2）驅(qū)動(dòng)方式的確定步進(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)镃PU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。用編碼器的測(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。（3）驅(qū)動(dòng)電路的選擇　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有多種，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。（4） 基本方案的確定　　因本次設(shè)計(jì)的要求，選用三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)選用89C51作為控制器。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)。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)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)。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（1）VCC（40）：電源+5V。（3）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。（4）PSEN（29）：片外ROM選通信號(hào)，低電平有效。（6）RST/VPD（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端。（9）P1口（18）：準(zhǔn)雙向通用I/0口。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。（2）芯片擦除：　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。雙三拍運(yùn)行時(shí)的步距角是30176。 步進(jìn)電機(jī)與微型機(jī)接口電路因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流比單片機(jī)端口所能提供的要大得多．單片機(jī)要控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)就不能直接將端口與電機(jī)各相相連，必須使用一定的接口電路和驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)器多選用大功率復(fù)合管。，若P1．2口輸出為0時(shí)，發(fā)光二極管不會(huì)發(fā)光．此時(shí)光敏管處于截止?fàn)顟B(tài)，而達(dá)林頓管導(dǎo)通．所以C相通電：反之，P1．2輸出為1時(shí)，由電路分析可知C相不通電。第四章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制程序就是完成環(huán)形分配器的任務(wù)，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度和位移之目的。正反向控制程序分別按要求的控制順序輸出相應(yīng)的控制模型，再加上脈寬延時(shí)程序即可?？刂颇Ｐ涂梢砸粤⒓磾?shù)的形式一一給出。其程序流程圖如下圖所示： 程序流程圖程序編寫：D0 EQU 0D2 EQU 2 ORG 0000HSTART: LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0100HMAIN: MOV P2,00H 。正轉(zhuǎn) JNB ,FAN 。加 JNB ,JIAN 。停 RETIZHENG: MOV R2,1 。反轉(zhuǎn) MOV DPTR,CHA MOV A,D2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ACALL YAN0 CPL CPL ACALL YAN0 CPL CPL LJMP FANZHENG1:MOV DPTR,CHA 。加減速反轉(zhuǎn) MOV A,D2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 CPL CPL CJNE R3,0,YIA1 CJNE R4,0,YIA2 LJMP FAN1JIA: MOV R3,1 。減速 MOV R3,0 CJNE R2,0,ZHENG LCALL FANTIN: LCALL MAIN 。通過(guò)老師指導(dǎo)，然后自己在課后翻閱書籍和上網(wǎng)，搜集到了不少有關(guān)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的知識(shí)。在這次課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，加、減速，我也對(duì)單片機(jī)的知識(shí)也進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固。但是今天我才發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)是那么的有用處，它可以控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、加減速、停止，也可以控制十字路口的交通燈，還可以控制機(jī)械手