步進(jìn)式攪拌機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)—測速模塊設(shè)計(jì)說明書-閱讀頁
2024-09-15 12:04本頁面
【正文】 易于啟停，正反轉(zhuǎn)及變速。 8. 步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、照相機(jī)，大型望遠(yuǎn)鏡，衛(wèi)星天線定位系統(tǒng)等等。 步進(jìn)電機(jī)的原始模型起源于 1830 年至 1860 年， 1870 年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氬弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中，這被認(rèn)為最早的步進(jìn)電機(jī)。到 20世紀(jì) 60 年 代后期，在步進(jìn)電機(jī)本體方面隨著永磁材料的發(fā)展，各種實(shí)用性步進(jìn)電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在生產(chǎn)過程中要求自動(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)作的靈活控制性場合步進(jìn)電機(jī)用得最多。我國在文化大革命中開始大量生產(chǎn)和應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，其中的驅(qū)動(dòng)電路所有半導(dǎo)體器件都是完全國產(chǎn)化的，當(dāng)時(shí)是全分立元器件構(gòu)成的邏輯運(yùn)算電路，還有電容耦合輸入的計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。 70年代初期，步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)和研究都有所突破，除反映在驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方面的長足進(jìn)步以外，對反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)本體的設(shè)計(jì)研究發(fā)展到一個(gè)較高的水平。至 80 年代中期以來，由于步進(jìn)電機(jī)精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器作為產(chǎn)品廣泛利用。僅僅處于一種盲目的仿制階段。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。上世紀(jì) 80年代以后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。到目前為止，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)通常分為單電壓驅(qū)動(dòng)、單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)、高低壓驅(qū)動(dòng)、斬波恒流驅(qū)動(dòng)、升頻升壓驅(qū)動(dòng)和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。 綜合分析，本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)，方便了程序的調(diào)試和運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是成本低廉、易于控制。 方案二：使用 ULN2020 做驅(qū)動(dòng)電路簡單，性能穩(wěn)定，調(diào)試方便，而且芯片很容易購買，可靠性強(qiáng)。顯示效果明顯。 轉(zhuǎn)速信號采集方案 方案一： 光碼盤測速方法是通過測出轉(zhuǎn)速信號的頻率或周期來測量轉(zhuǎn)速的一種無接觸測速發(fā)。 優(yōu)點(diǎn) 。 方案二：采用 光電開關(guān)。缺點(diǎn)：誤差較 大，碼盤的缺口很難控制寬度。 開發(fā)軟件的選擇 方案一：匯編語言。不易讀。比較靈活，適合復(fù)雜判斷和運(yùn)算。 系統(tǒng)的方案簡述與設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) AT89C51 來作為整個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制核心部件，采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020 及其外圍電路構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分，再加上作為執(zhí)行部件的步進(jìn)電機(jī)來構(gòu)成了一個(gè)基本的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。具體框圖如圖 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 6 圖 系統(tǒng)總體框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，它主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖，通過單片機(jī)的軟件編程代替環(huán)形脈沖分配器輸出控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與單片機(jī)輸出的脈沖數(shù)成正比步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與輸出的脈沖頻率成正比，而步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的的方向與輸出的脈沖順序有關(guān)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)將單片機(jī)發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的信號功率放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。 數(shù)碼管顯示模塊 數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)向，和通過電機(jī)的電流等系統(tǒng)的 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 7 實(shí)時(shí)信息。采用了中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成了對步進(jìn)電機(jī)的最佳的及時(shí)的控制。 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 10 主要性能參數(shù)： 4k字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 2個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器 可編程串行 UART 通道 它是雙列 16 腳封裝 ,NPN 晶體管矩陣 ,最大驅(qū)動(dòng)電壓 =50V,電流 =500mA,輸入電壓 =5V,適用于 TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng) ULN2020 時(shí)，上拉 2K 的電阻較為合適，同時(shí)， 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 11 COM 引腳應(yīng)該懸空或接電源。 2組電源 一組是模塊的電源 一組是背光板的電源 均為 5V 供電。 RW 也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對液晶進(jìn)行讀操作；為低時(shí)表示要進(jìn)行寫操作。 D0— D7 8 位雙向并行總線，用來傳送命令和數(shù)據(jù)。 本設(shè)計(jì)中使用的是 1602 液晶模塊。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器 （ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 程序流程圖的設(shè)計(jì)遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細(xì)分到每一個(gè)模塊的流程。具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細(xì)講解。 圖 系統(tǒng)初始化流程圖 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 16 按鍵子程序 圖 是電機(jī)增速和減速的子程序框圖 圖 增速減速子程序 系統(tǒng)中檢測部分通過在電機(jī)的軸上連一個(gè)碼盤，碼盤均勻的打有孔，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，傳感器的接受管就會不停的處于通、斷的狀態(tài)，從而在輸出口輸出不斷變化的高低電平，將輸出接到單片機(jī)的 T1口， T1 設(shè)置為計(jì)數(shù)，每來一個(gè)下 降沿（檢測到一個(gè)孔），計(jì)數(shù)值就累加一次。最后計(jì)數(shù)值清零，重新計(jì)數(shù)，如此循環(huán)進(jìn)行，不停的適時(shí)的顯示電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速 智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì) 報(bào)告 17 結(jié) 論 經(jīng)過為期五周的學(xué)習(xí)和努力，本次設(shè)計(jì)順利完成，具體結(jié)論如下： 采用單片機(jī)作為控制核心，利用其強(qiáng)大的功能，把鍵盤電路和數(shù)碼管顯示電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)電流檢測電路有機(jī)的結(jié)合起來，組成一個(gè)操作方便，交互性強(qiáng)的簡單系統(tǒng)。 在本設(shè)計(jì)中作為電機(jī)正常工作比較重要的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，本設(shè)計(jì)中是采用驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020 及其外圍電路來實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是成本低，可靠性高，出現(xiàn)問題容易維護(hù)，實(shí)現(xiàn)相對容易等特
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