【正文】 ABBBCCCAA.步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）=（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱半步）。 圖12 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電機(jī)組成。它的作用就是能把輸入的脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)形脈沖，以便控制步進(jìn)電機(jī)，并能進(jìn)行正反向控制。在這種控制方式中，由于步進(jìn)控制器線路復(fù)雜，成本高，因而限制了它的應(yīng)用。特別是采用微型計(jì)算機(jī)控制，更可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，靈活改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。圖13 用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理圖圖13與圖12相比，主要區(qū)別在于用單片機(jī)代替了步進(jìn)控制器。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)脈沖輸入線上得到一個(gè)脈沖，它便沿著方向控制線信號(hào)所確定的方向走一步。根據(jù)歨距角的大小及實(shí)際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終位置。在實(shí)際應(yīng)用中，在大多數(shù)時(shí)候需要步進(jìn)電機(jī)及負(fù)載的機(jī)械慣性以最優(yōu)化的曲線升頻和降頻，即步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，以低于相應(yīng)頻率Fe的速度運(yùn)行，然后慢慢加速到一定速度后，就以此恒速運(yùn)行，當(dāng)快到終點(diǎn)時(shí)慢慢減速至Fe以下，直至停機(jī)并走完一定的步數(shù)。失步和過沖現(xiàn)象分別出現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止的時(shí)候。如果系統(tǒng)以要求的運(yùn)行速度直接啟動(dòng)，因?yàn)樵撍俣纫殉^極限啟動(dòng)頻率而不能正常啟動(dòng)，輕則可能發(fā)生丟步，重則根本不能啟動(dòng)，產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，圖14所示的指數(shù)曲線是步進(jìn)電機(jī)最合理的升頻曲線，最符合電機(jī)和負(fù)載的慣性規(guī)律。如果我們簡(jiǎn)單的將其設(shè)計(jì)成直線，就不能使步進(jìn)電機(jī)在最短的時(shí)間內(nèi)升到最高的頻率，且保證力矩最大。為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的升降頻，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般采用硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件使用積分電路和微分電路實(shí)現(xiàn)，其元件參數(shù)一經(jīng)選定，曲線形狀就固定不變，因?yàn)槊總€(gè)電機(jī)及其負(fù)載的機(jī)械特性不同，所以它不能最好地與所有的電機(jī)適配。為克服硬件設(shè)計(jì)中這些不能靈活變動(dòng)和元器件變值的特點(diǎn)，我們采用程序來實(shí)現(xiàn)升降頻。針對(duì)不同電機(jī)的機(jī)械特性，我們專門設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)即確定了指數(shù)曲線的形狀，我們改變電機(jī)時(shí)，只要根據(jù)電機(jī)的特性改變數(shù)據(jù)區(qū)的一些數(shù)據(jù)，即可使曲線很好的與電機(jī)適配。 外圍芯片的介紹 CPU選擇8031是主機(jī)板的核心，接收各部分信息并向各部發(fā)出命令，控制電機(jī)運(yùn)行的各種工作狀態(tài)。串行口的工作狀態(tài)存放在控制寄存器SCON中。T0的模式存放在模式控制寄存器TMOD中（T0作為16位定時(shí)器，為模式1）GATEC/TM1M0GATEC/TM1MOM1,M0:操作模式控制位C/T：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位GATE：門控位TMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時(shí)器工作模式，低半字節(jié)設(shè)定T0，高半字節(jié)設(shè)定T1。五. 控制總線（CB）：由P3口第二功能狀態(tài)和RESET，EA PSEN、ALE控制線組成。——RXD（串行輸入口或輸出）——TXD（串行輸出口）——INT0（外部中斷0輸入）——INT1（外部中斷1輸入）——WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）——RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）WR、RD與6264RAM的WE、OE相連控制6264的讀、寫允許，另外與8255芯片相應(yīng)的WR、RD引腳連結(jié)。RESET：復(fù)位信號(hào)。ALE：允許地址鎖存，要訪問外部存貯器，ALE為地址鎖存器芯片的輸出控制信號(hào)。PSEN：外部ROM的讀選用信號(hào)，與外部的EPROM2764的使能論相連；PSEN=0時(shí)選中2764芯片，PSEN=1時(shí)選中RAM。~、B、C、三相。74LS373可作為地址鎖存器，它是帶三態(tài)緩沖輸出的鎖存器。ALE與LE相連，在ALE下降沿將地址鎖存。8031供用戶使用的I/O容量不夠，需擴(kuò)展與功能鍵相應(yīng)的I/O口線，8255是可編程的外圍接口芯片，它的功能是作為一個(gè)通用的I/O元件，在功能鍵與CPU之間提供了一個(gè)輸入、輸出通道。一、8255芯片引腳功能：表23 8255芯片引腳功能引腳名稱功能D0~D7數(shù)據(jù)總線（雙向）RESET復(fù)位輸入CS片選RD讀信號(hào)WR寫信號(hào)A0~A1口地址選擇PA0~PA7A口PB0~PB7B口PC0~PC7C口二、8255芯片的操作方式：：由單片機(jī)輸出的地址線A、A0控制信號(hào)CLR、RD、CS，來選擇口的操作狀態(tài)，其中A0、A1由P0口的低位鎖存器與之相連，WR、RD信號(hào)由8031的WR、RD信號(hào)控制，片選信號(hào)CS的引腳與譯碼器的Y3相連以控制片子的選通。：本系統(tǒng)設(shè)置控制字為：92H（10010010）：本系統(tǒng)用PA口與控制鍵連接，其連接如下表：表24 PA口與控制鍵連接K1K2K3K4K5正傳啟動(dòng)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)停止升頻降頻 顯示接口根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要配置一組顯示器及人機(jī)通道，來完成應(yīng)用系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)及結(jié)果，操作人員通過顯示器就可讀出電機(jī)運(yùn)行的頻率。1. 顯示器的功能LED顯示十進(jìn)制數(shù)，它們分別有8段組成，其中一段有一個(gè)或幾個(gè)發(fā)光二級(jí)管組成，當(dāng)有邏輯“0”時(shí)，該段發(fā)光。2. 顯示方法選擇：本系統(tǒng)采用靜態(tài)顯示，其陽極連在一起接+5V，LED的段選線與一個(gè)8位并行接口芯片74LS164相連。一、6264的性能指標(biāo)：6264是靜態(tài)隨機(jī)存貯器芯片，容量為81928，采用COMS工藝制成，典型存取時(shí)間為200ns，工作溫度為40℃~85℃。根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求需擴(kuò)展存貯器空間為8KB的EPROM，因?yàn)?4LS139占用最高3位地址線，所以8031只能提供13根地址線。一、2764的性能指標(biāo)：型號(hào)LD2764，容量為8192B8，工作速度為250ns，電源5V177。 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)硬件原理圖（見附錄）14 第3章 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程本文以110BF步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)一中型負(fù)載為例，首先根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的特性設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，再編寫程序?qū)Υ藬?shù)據(jù)的的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試。降頻階段可采用升頻區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行反指數(shù)降頻。 降頻步長(zhǎng)、定時(shí)常數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)的首地址分別為1500H,1400H； 階梯序數(shù)寄存器R0。表31 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的控制時(shí)序方式步序(C相)( B相)(A相)通電繞組控制字三相六拍方式1步001A01H2步011AB相03H3步010B相02H4步110BC相06H5步100C相04H6步101CA相05H110BF電機(jī)的參數(shù)如下：表32 110BF電機(jī)參數(shù)相數(shù)步距角(Deg)電壓(V)電流（A）保持轉(zhuǎn)矩()空載啟動(dòng)頻率 (HZ)運(yùn)行頻率(HZ)3|80～3006140015000系統(tǒng)程序如下：Start End 起動(dòng)及停止標(biāo)志Minford 起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度FQR DATA 23H。DATA 58H 。ORG0000HMAINORG 000BHZDCX： MOV 6AH，0FFHMOV TH0，R6MOV TL0，R7CLR ET0RETIORG 0070HMAIN: MOV SP,5FHMOV P1,0FFHMOV 起始轉(zhuǎn)動(dòng)頻率送入計(jì)數(shù)器CLRStartEnd停轉(zhuǎn)狀態(tài)MOV TMOD,01H 。MOV TL0,0FFHMOV R0, 00H SETB TR0CLR EASETB ET0SETB ET1LOOP:最低位MOV B,10DIV AB MOV DISPBUF+3, BMOV B, 10DIV ABMOV DISPBUF+2, BMOV DISPBUF+1, ARETLCALL XSZCX PL0: LCALL DELAY 。 。關(guān)閉電機(jī)JMP LOOPORL P1,11110000Bm_Next2:SETB TR1 。LOOP主程序結(jié)束DELAY: MOV R6, 0AH 。 CPL分析鍵的代碼,某位被按下,則該位為1JB , FZHUANJB, KeyStyJB, UPFQRJBAJMPKEY_RETZZHUAN:MOV DISPBUF, 01HLCALL XSZCXMOV A, 01HMOV DPTR, 8004HMOVX DPTR, ASETB Start End啟動(dòng)AJMP KEY_RETFZHUAN:MOV DISPBUF, 00HLCALL XSZCXMOV A, 00HMOV DPTR, 8004HMOVX DPTR, ASETB Start End啟動(dòng)AJMP KEY_RETKeyset: CLR Start End 。轉(zhuǎn)恒速運(yùn)行INC R0M1: JB CY, ROUNT2AJMP UPFQRM2: JB CY, ROUNT2AJMP UPFQRROUNT2: MOV A,300 。降速程序MOV A, R0RL AMOV DPTR, 1500HMOVC A,A+DPTRMOV R7, AINC DPTRMOVC A,A+DPTRMOV R6, AMOV DPTR, 1400HMOVC A,A+DPTRMOV R5, AINC DPTRMOVC A,A+DPTRMOV R4, ACLP CYLJMP RKCJNE R4, 10H, N1CJNE R5, 27H, N2AJMP MINSP 。電機(jī)正傳控制字 ORG 0800TAB1: DW 003FH,0006H,00DBH,00CFH,00E6H,00EDH,00FDH,0007H,00FFH,00EFH 。整個(gè)控制電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，運(yùn)行可靠，改動(dòng)也很方便，而且可以降低運(yùn)行成本。為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)過程的非線性加速，在程序設(shè)計(jì)上，本文才用了指數(shù)曲線的控制方式控制電機(jī)的升降頻。由于本人知識(shí)有限，文中難免有設(shè)計(jì)不當(dāng)之處，望老師能夠批評(píng)指證，提出寶貴意見！洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文謝 辭通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的體會(huì)到了團(tuán)結(jié)合作的重要性，在此我非常感謝和我一塊做課題的王曉琳同學(xué)和百揚(yáng)揚(yáng)同學(xué)，我們互相切磋，互相幫助，最終完成了這項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)。在此向高老師表示深深的感謝和崇高的敬意！29參考文獻(xiàn)[1]李朝青。北京航空航天大學(xué)出版社。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程。[3]（第二版）. ：1203[4]（第二版）. ：76109[5]、1999 :5074[6]王季秩, .機(jī)械工業(yè)出版社. 2000 ：2385[7]陸子明,、1999：7988[8]李勛, ：7895[9] ：102205[10] ：203254[11] :5287[12]高海濤,常吉連,。 Stepping Motor In the case of nonoverloaded, the motor speed and stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, when the stepper driver receives a pulse signal, it driven by stepper motor set the direction of rotation of a fixed point, called the step angle, and its angle of rotation is fixed stepby step operation. Pulse number can be controlled by controlling the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes。 Reaction Stepper Motor Reaction is usually threephase step motor can achieve high torque output, step angle of degrees is generally, but the noise and vibration are significant. Stepper motor rotor response from the soft magnetic materials, magnetic circuit made of a number of stator phase excitation winding, using permeability changes in torque. Hybrid Stepping Motor Hybrid stepping moto