基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程畢業(yè)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-09-11 18:19本頁面
【正文】 DPTR 作間址寄存器．則 P2 口只能在一定限度內(nèi)作一股 I／ O 口使用。 （ 3）主電源引腳 GND 和 Vcc GND(20)：接地； Vcc(40)：正常操作時(shí)接十 5V 電源 （ 4）外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)， XTAL1 和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端，當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)， XTAL1 接地， XTAL2 接外來振蕩信號(hào)。 Vcc 掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)。 ALE(30)：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由單片機(jī)的 P2 口送出地址的高 8 位， P0口送出地址的低 8 位，數(shù)據(jù)也是通過 P0 口傳送。當(dāng) ALE信號(hào) (允許地址鎖存 )為高電平 (有效 )． P0 口送出低 8 位地址，通過 ALE 信號(hào)鎖存低 8 位地址。 EA／ Vpp(31)：當(dāng) EA 保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 (4K8)，但當(dāng) PC(程序計(jì)數(shù)器 )值超過 OFFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序當(dāng) EA 保持 6 6 低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器 (從 0000H 地址開始 )，不管單片機(jī)內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器 2步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種能完成增量運(yùn)動(dòng)的電磁機(jī)械，它將輸入的數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)轉(zhuǎn)軸的輸出角度。但是，在開環(huán)控制方式下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制有著較大難度：在高速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)易丟失輸入脈沖，造成失步；在低速時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)有較大波動(dòng)，運(yùn)行不平穩(wěn)；特別是當(dāng)電機(jī)負(fù)載變 化時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)更大，調(diào)整更不容易。其特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子的角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及其頻率成正比，并在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此可以通過改變輸入電脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速：由于其轉(zhuǎn)軸的輸出的角位移量與輸入的脈沖數(shù)成正比，于是可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)的角位移量。因此，廣泛應(yīng)用于眾多的領(lǐng)域中并得以不斷的發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化和自動(dòng)化。定子的主要結(jié)構(gòu)是繞組，三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)分別有 3個(gè)、 4個(gè)、 5 個(gè)繞組，其他依此類推。轉(zhuǎn)子的主要結(jié)構(gòu)是磁性轉(zhuǎn)軸，當(dāng)定子中的繞組在相序信號(hào)作用下有規(guī)律的通電、斷電工作時(shí)，轉(zhuǎn)子周圍就會(huì)有一個(gè)按此規(guī)律變化的電磁場(chǎng)，因此一個(gè)按規(guī)律變化的電磁力就會(huì)作用在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子 總是力圖轉(zhuǎn)動(dòng)到磁阻最小的位置，正是這樣，使得轉(zhuǎn)子按一定的步距角轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)以 三 相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例分析 三 相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式： 三 相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種： 三 相單 三 拍， 三 相雙 三 拍， 三 相 六 拍。 (1) 三 相 六 拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，其實(shí)就是電磁鐵的工作原理。由于磁通具有力圖沿磁阻最小路徑通過的特點(diǎn)，因此在 A極附近的轉(zhuǎn)子就只受到徑向力的作用而無切線力，故轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子被鎖定在這個(gè)位置上。 ／ (k*m*z)的角度，其中 k 表示通電方式，當(dāng)為單拍時(shí)取 k=1，雙拍時(shí)取 k=2； m 為定子繞組的相數(shù)； z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。 ／ (k*m*z)的角度。 ／ (k*m*z)的角度。 (2) 三 相雙 三 拍工作方式原理 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照 AB— BC— CA— AB??的順序通電，則就成了四相雙四 拍工作方式。 (3) 三 相單 三 拍工作方式原理 8 8 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照 A— B— C— A— ?的順序通電時(shí)，則就成了 三 相單 三 拍工作方式。例如，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)先前的工作方式為 A— B— C— D— A?此時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的通電控制脈沖，必須嚴(yán)格按照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所要求完成的工作方式進(jìn)行順序控制。 a=360。隨后 A 相斷電， B相控制繞組通電，則轉(zhuǎn)子就和 B 相定予齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 360。然后使 B相斷電， C相通電，同理轉(zhuǎn)子又沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 360。轉(zhuǎn)子就按照 A— B— C— D— A??的旋轉(zhuǎn)順序運(yùn)動(dòng)下去。 三相步進(jìn)電機(jī)的定子上 有 6個(gè)極 ,轉(zhuǎn)子是 4個(gè)均勻分布的齒 ,電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是根據(jù)控制饒組與電源接通或開斷的變化頻率呈步進(jìn)狀態(tài) ,其轉(zhuǎn)向取決于通電相序 .在本系統(tǒng)中，主要采用三相電 機(jī)三相單雙六拍 :aabbbcccaa??首先 a相通電 ,而后再接通 b相繞組 (這時(shí) a 相不斷開 )即 ab 兩繞組同時(shí)通電 。, 三相六拍的步進(jìn)角則為 9 9 176。系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 5所示 : 圖 5 系統(tǒng)的整體流程圖 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，控制器首先檢測(cè)接收 傳感器 信號(hào)，進(jìn)行換算成需要的檢測(cè)量，并將之與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出其差值 ，并根據(jù)程序的設(shè)定轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖 6所示，采用單片機(jī) AT89C51來驅(qū)動(dòng)， AT89C51具有8k 字節(jié) flash 閃速存儲(chǔ)器， 256字節(jié)內(nèi)部 ram， 32個(gè) i/o 口線， 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 1個(gè)六向量?jī)蓸O中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信接口，同時(shí)片內(nèi)還有振蕩器及時(shí)鐘電路。檢測(cè)傳感器信號(hào)，接收傳感器信 10 10 號(hào)，并進(jìn)行處理，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)需要的步進(jìn)量，通過 ， ，和 供 控制步進(jìn)電機(jī)的時(shí)序脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，系統(tǒng)采用軟件來完成脈沖分配，這樣可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，方便靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式，步進(jìn)一步的時(shí)間可由兩個(gè)控制字的送出時(shí)間間隔決定。硬件環(huán)形分配器需要根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的相數(shù)和
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