【正文】 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。 第六章 總結 ................................................................. 22 致謝 ........................................................................ 24 參考文獻 .................................................................... 25 前 言 1 前 言 步進電機又稱為脈沖電動機或階躍電動機，它是基于最基本的電磁 感應作用 ，將電 脈沖 信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。隨著經濟的發(fā)展，技術的進步和電子技術的發(fā)展，步進電機的應用領域更加廣闊，同時也對步進電機的運行性能提出了更高的要求。到 20 世紀 60 年代后期，在步進電機本體方面隨著永磁材料的發(fā)展，各種實用性步進電機應運而生。在生產過程中要求自動化、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電機用得最多。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。 目前 ,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。 現(xiàn)各界都運用單片機進行控制，并進行不斷更新和完善，本研究主要 采用AT80C51 單片機控系統(tǒng)，并采用光電隔離技術，對其進一步的設計和研究。要求內能從鍵盤上輸入步進電機轉數(shù)，控制步進電機的正反轉及啟停，并顯示轉數(shù)。 *：正逆轉數(shù)設定完成后，按“ *”啟動步進電動機。 A：設定正逆轉。 (2) 控制過程 ① 送電時，設定為正轉，顯示器顯示為“ 00”。 ③ 步進電機每轉一轉，顯示器減 1，直至為 00，步進電動機停止運轉。文中在 單片機與驅動器之間增加一級光電隔離。 第一章 系統(tǒng)方案論證 3 系統(tǒng)設計 要想實現(xiàn)以上論述的功能 只要 通過 P1 口的鍵盤輸入并 按一定的順序改變 P0 口輸出的 脈沖 信號，從而改變步進電動機四端 通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。 依據(jù)以上描述可畫出 控制系統(tǒng)的結構框圖如圖 所示 圖 步 進電機控制器結構框圖 控制系統(tǒng)包括：鍵盤輸入模塊、顯示、指示模塊以及步進電機控制及驅動模塊。步進電機模塊主要是由單片機輸出控制碼到驅動機構控制 步進電動機 的運轉。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 圖 是常用的一種單片機，型號為 AT89C51，它將計算機的功能都集成到這個芯片內部去了，就這么一個小小的芯片就能構成一臺小型的電腦，因此叫做單片機。在 40 個管腳中，其中有 32 個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉與反轉、控制電梯的升與降等，這 32 個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術中，每個端口都有一個特定的名字，比如第一腳的那個端口叫做“ ”。 ● P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它 可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 ● P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校 驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此 作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口 當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八 位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地 址信號和控制信號。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口。 ● RST：復位輸入。 ● ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止， 置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機 器周期兩次 /PSEN 有效。 ● EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH）， 不管是否有內部程序存儲器。在 FLASH 編程期 間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 ● XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置 為片內振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。 貴州航天職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 8 4．芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保 持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 此外， AT89C51 設有穩(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，定時器，計 數(shù)器，串口和 中斷系統(tǒng)仍在工作。 步進電動機工作原理 (1) 步進電機控制系統(tǒng)組成 如下圖 圖 與傳統(tǒng)步進控制器相比較有以下優(yōu)點： 用微型機代替了步進控制器把并行二進制碼轉換成串行脈沖序列，并實現(xiàn)方向控制。 3. 根據(jù)步距角的大小及實際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進電機的最終 位置。 TTL 0 ～ 5V CMOS 0 ～ 10V 接通和斷開時間可用延時的辦法控制。 B、 方向控制 步進電機旋轉方向與內部繞組的通電順序相關。 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。左圖是該進電機工作原理示圖。 當開關 SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C相繞組的磁力線和 4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動， 4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流 供電，則轉子會沿著 A、 B、 C、 D方向轉動。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。 鍵盤輸入塊 (1) 矩陣式連接非編碼鍵盤 矩陣式又稱為行列式。用 I／ O 線組成行、列結構，行、列線不相通， 而是通過一 個按鍵設置在行、列交叉點上來連通。 對按鍵的識別由軟件來完成。CPU 每次通過接口對某一行 Xi輸出掃描信號 0，然后輸入列線 Yj 的狀態(tài)來確定鍵閉合的位置。無按鍵時，行 X 和列 Y 線斷開，列線 Y1～ Y4呈現(xiàn)高電平。若該行線輸出為 0，則該列線電平被拉成 0(其余 3根列線仍為 1)，此時 CPU 可判斷出按鍵閉合所在行、列及鍵號。將電信號送入光電耦合器輸入端的發(fā)光器件時，發(fā)光器件將電信號轉換成光信號，光信號經光接收器接收，并將共還 原成電信號。其結構如圖 圖 光電耦合器機構圖 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一不透明的管殼內由絕緣的透明樹脂隔開，發(fā)光源引出的管腳為輸入端，受光器引出的管腳為輸出端 . 光電隅合器的發(fā)光源常用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，受光器常用光電三極管、光敏晶閘管和光敏集成電路等。并能承受 2020 伏以上的高壓，因而被耦合的兩個部分可以自成系統(tǒng)．也不需要“ 共地 ” ，絕緣和隔離性都很好，能夠避免輸出端對輸入端可能產個的反饋和干擾。 最后光電耦合器作為開關應用時，具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點，響應時間一般為數(shù) us以內，高速型光電耦合器的響應時間有的甚至小于 10ns。 (2) 在設計中為了抗干擾， 或避免一旦驅動電路發(fā)生故障，造成功率放大器中的高電平信號進入微型機而燒毀器件， 通常在驅動器與微型機之間加一級第二章 硬件設計 13 光電隔離器， 其原理接口電路如圖 317 和 318所示。當 輸出為 1，發(fā)光二極管不發(fā)光，因此光敏三極管截止， 從而使達林頓管導通， A相繞組通電。 圖 達林頓管 達林頓管又稱復合管。這等效于三極管的放大倍數(shù)是二者之積。 達林頓管廣泛應用于音頻功率輸出。電源調整。高增益放大等電路中。小功率普通達林頓晶體管。電源調整等電路中使用的達林頓管，可選用大功 率。 顯示快 74LS47 的功能 本設計采用 74LS47 作為七段數(shù)碼管的驅動器。 因此是一個非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮， 此類芯片已較少用， 大部