【正文】 C 語言編程設計來進行步進電機的控制。此外此系統(tǒng)還添加了步進電機的正 轉反轉，加速及減速，屏幕顯示功能。 整個系統(tǒng)采用模塊化設計 ,結構簡單可靠 ,通過按鍵控制操作方便節(jié)省成本。隨著科技的發(fā)展，電機在控制領域的適用范圍越來 越廣。它是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號變成角位移，當給它一個電脈沖時，它就轉動一個步進腳。近 30 年來，電子，計算機，永磁材料的快速發(fā)展，推動了步進電機的發(fā)展，因此步進電機的應用有著廣闊的前景。（ 2）步進電機與驅動電路組成的系統(tǒng)，簡單而又廉價。（ 4）步進電機不能直接使用交流直流電源。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，使步進電機的控制發(fā)生了很大的變革。因此對步進電機的研究深為重要。早在文革時期，中國的江浙，四川，南京等地都有生產和應用。 步進電機在國外的應用主要是低功率場合，例如工業(yè)設備，打印機，傳真機，軟盤驅動器，監(jiān)視攝像頭，游戲機和醫(yī)療設備。 目前日本是步進電機最大的生產國，如日本伺服公司、東方公司、 SANYO 2 DENKI 和 NPM 公司等。生產方法都是一流 的。 國內七十年代后期，步進電機廣泛應用于衛(wèi)星和雷達場合。但是在一些高質量控制應用中，我們還不能使用步進電機。這種控制要簡單的多。步進電機以它顯著的優(yōu)點在工業(yè)生產和自動化控制中占據(jù)著不可動搖的地位。 課題主要研究內容和要求 本設計采用單片機 AT89C52 來作為整個步進電機控制系統(tǒng)的運 動控制核心部件。為了顯示步進電機轉速，我用一個兩位數(shù)碼管來顯示速率。這樣就構成了一個基本的步進電機控制系統(tǒng)。 3 2 步進電機常見的控制方案論證 基于電子電路的控制 由于步進電機受電脈沖控制，因此要求電脈沖信號的產生，放大全部依靠電子元件來實現(xiàn)。此方法步進電機的控制系統(tǒng)包含以下三個部分 :信號產生電路，信號分配電路，功率放大電路。如果我們想改變或者增加功能時，需要從新改變系統(tǒng)中的電路。 基于 PLC 的控制 可編程邏輯控制器（ plc）是新一代數(shù)字邏輯器件，它具有高集成度，高速度，高可靠性等明顯的優(yōu)點。用 PLC 來驅動步進電機，該系統(tǒng)包括以下三個部分 PLC、脈沖分配器和步進電機驅動電路組成。 圖 基于 plc 控制系統(tǒng) 4 由于 PLC 的掃描周期小，頻率最高只能達到幾百 Hz，所以步進電機不能在高頻條件下運行。 基于單片機的控制 單片機控制步進電機實現(xiàn)了軟件和硬件相結合的控制方式。由于單片機的強大功能，我們還可以設計大量的其他功能，例如獨立按鍵控制轉速，轉向。 單片機對電機的控制有以下好處：（ 1）使電路更加簡單，采用電子電路為了實現(xiàn)控制邏輯需要很多電子 元件，而單片機絕大多數(shù)的控制電路都可以通過軟件實現(xiàn)。（ 3）靈活性和適應性，用單片機只需要改變程序就可以達到控制的要求。（ 5）可提供人際交換，多級聯(lián)網(wǎng)工作。軟件部分實現(xiàn)對步進電機的控制功能，主要設計思想通過控制臺控制程序的開關來控制電機的轉動，由電機反饋回來的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機控制顯示 器顯示數(shù)據(jù)。單片機最小系統(tǒng)由時鐘電路和復位電路組成，保證單片機正常運行。顯示模塊主要是為了顯示電機的工作狀態(tài)和轉速。 圖 系統(tǒng)總體結構框圖 控制電路 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設置了順時針控制，逆時針控制 ，加速控制，減速控制和停止按鍵。當按下按鍵，內部程序檢測 的狀態(tài)變化來調用相應的啟動和換向程序，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的電機的啟動和正反轉控制。對于單片機而言，主要的方法有：軟件延時和定時中斷在此電路中電機的轉速控制主要是通過定時器的中斷來實現(xiàn) 6 的，通過控制按鍵的開關和閉合改變速度值存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進電機的輸出脈沖頻率，從而改變了電機的轉 速。通過時鐘電路提供單片機各種微操作基準，通過復位電路使單片機片內存儲器初始化。晶振的作用是產生震蕩時鐘脈沖。 復位電路使由獨立按鍵， 200 偶電阻和一個 10Uf 的電容構成。 圖 復位及時鐘振蕩電路 驅動電路 本次設計用 ULN2020 來驅動步進電機，電路圖如圖 所示。 ULN2020 是一種大功率驅動芯片，多用于智能儀器， PLC，步進電機控制。因此我們用ULN2020 來放大信號。 8 圖 ULN2020 的管腳圖 本次設計所用 步進電機 28BYJ48 型四相八拍電機，電壓為 DC5V— DC12V。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應轉子轉過一定的角度（一個步距角）。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA），雙（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAAB），八拍（ AABBBCCCDDDAA） ，本次設計采用單相繞組。數(shù)碼管 a、 b、 c、 d、 e、f、 g、 dp 分別接 ~ 口 .數(shù)碼管的公共角 1， 2 分別接 ， 。由總體的電路圖我們可以看出步進電機的四個接口與 ULN2020 相接。單片機 P0 口接一個兩位共陽極數(shù)碼管。為了實現(xiàn)操作靈活性，隨時可以加速減速，我們采用定時器中斷。當按一下正轉或者反轉按鍵時候，電機開始轉動。通過軟件編程實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)功能運行的好壞，與程序設計好壞有關。然后便 開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應的操作，當有按鍵按下的時，程序便調用并執(zhí)行相應的子程序，下圖為主流程圖： 14 初 始 化顯 示系 統(tǒng) 停 止 工 作正 反 轉 按 鍵 判 斷加 減 速 按 鍵 判 斷正 反 轉停 止 按 鍵 判 斷NNNYYYY按 鍵 判 斷N 圖 主程序 按鍵子程序： 延時子程序：在本延時子程序當中每調用一次延時子程序延時時間是 1毫秒。所以在編程的時候判斷按鍵按下是低電平有效。 開始 15 程 序 入 口去 抖 動結 束速 度 檔 位 加 1判 斷 增 速 按 鍵 按 下再 次 判 斷判 斷 是 否 是 最 高 速NYNYNY程 序 入 口去 抖 動結 束速 度 檔 位 減 1判 斷 減 速 按 鍵 按 下再 次 判 斷判 斷 是 否 是 最 低 速YYNYNN 圖 速度子程序 16 5 仿真與調試 仿真調試的操作步驟 本次采用的仿真軟件是 proteus，采用的編程工具是 keil。 3）把在