【正文】 第 15 頁(yè) 通信距離。 162738495DB9TextDCDDSRRXDRTSTXDCTSDTRRIGND 圖 DB9連接器引腳定義 表 DB9連接器信號(hào)說(shuō)明 引腳號(hào) 符號(hào)縮寫(xiě) 方向 說(shuō)明 1 DCD 輸入 數(shù)據(jù)載波 檢出 2 RXD 輸入 接受數(shù)據(jù) 3 TXD 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 4 DTR 輸出 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 5 GND 信號(hào)地 6 DSR 輸入 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 7 RTS 輸出 請(qǐng)求發(fā)送 8 CTS 輸入 允許發(fā)送 9 RI 輸入 振鈴提示 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)有帶 37KΩ時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平、輸出開(kāi)路時(shí)接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng) 300Ω接地時(shí)接收器的輸出邏輯和驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率等。由于其與 TTL 等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此二者之間的連接必須使用電平轉(zhuǎn)換。如果去掉握手信號(hào)，最少使用3 根線即可實(shí)現(xiàn)正常的串口通信。 串行通信電路 第 16 頁(yè) RS232C 接口電路包括 RS232C 接口電平轉(zhuǎn)換 部分和 RS232C 總線連接部分。在 RS232C 的總線連接上采用最簡(jiǎn)單的三線連接模式，即連接 DB9 的 TXD、RXD 和 GND 三端。每一個(gè)脈沖信號(hào)可使步 進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱(chēng)為步距角。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，它既可以用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也可以用作伺服電動(dòng)機(jī)。 圖 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵部件之一，被廣泛應(yīng)用于需要精確定位、同步、行程控制等場(chǎng)合。若每旋轉(zhuǎn)一圈以 200 個(gè)勵(lì)磁信號(hào)來(lái)計(jì)算，則每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)前進(jìn) 18 度，其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來(lái)控制。圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制等效電路，適應(yīng)控制 A、 B、 /A、 /B 的勵(lì)磁信號(hào)，即可控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，依序不斷送出脈沖信號(hào)，即可步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。消耗電力小，精確度良好，但轉(zhuǎn)矩小，振動(dòng)較大，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走 度。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。因其轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小，故為目前用最多的勵(lì)磁方式，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走 度。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。因分辨率提高，且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，每送一勵(lì)磁信 號(hào)可走 度，故亦廣泛被采用。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。所以在每走一步后，程序必須延時(shí)一段時(shí)間。電機(jī)線圈由四相組成，即 A、 B、 C、D四相，驅(qū)動(dòng)方式為二相激磁方式，電機(jī)示意圖和各線圈通電順序如圖 ： 第 19 頁(yè) 圖 步進(jìn)電機(jī)原理圖 表 線圈通電順序 相順序從 0 到 1 稱(chēng)為一步，電機(jī)軸將轉(zhuǎn)過(guò) 18 度， 0?1?2?3?4則稱(chēng)為通電一周，轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過(guò) 72 度，若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而進(jìn)行相反的通電順序如 4?3?2?1將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的步距角與工作拍數(shù) 對(duì)于 一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為 Nr ，它的齒距角 z? 為： z? =2Π /Nr ，而步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行 k拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距位置。 例如：對(duì)于三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)而言，工作方式有三拍和六拍之分。而在三拍方式中還有單三拍和雙三拍之分。 步進(jìn)電機(jī)的頻率特性 對(duì)于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，在其繞組中通電的相序不同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和步進(jìn)精度有所不同。如果通電頻率過(guò)高，超過(guò)步進(jìn)電機(jī)的最大步進(jìn)速度，就會(huì)產(chǎn)生失步。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線，是步進(jìn)電機(jī)的工作頻率及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩所作出的曲線，典型的步進(jìn)電機(jī)頻率特性曲線如圖 2所示。在使用中會(huì)影響到步進(jìn)電機(jī)頻率特性而又能由用戶(hù)確定的因素有：控制拍數(shù)、控制線路的電壓、線路時(shí)間常數(shù)等。 (1)工作方式對(duì)頻率特性的影 響 在步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中，它的工作方式是以一個(gè)齒距所用的拍數(shù)來(lái)表示的。一般而言反應(yīng)式電機(jī)拍數(shù)越多矩頻特性就越好。 (2)線路時(shí)間常數(shù)對(duì)頻率特性的影響 步進(jìn)電機(jī)的每相繞組供電都是通過(guò)功率開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行的。其中 L為步進(jìn)電機(jī)繞組電感； RL為繞組電阻； Rc為晶體管 T的集電極電阻； D是續(xù)流二極管，它為繞組放電提供回路；晶體管 T是大功率開(kāi)關(guān)管。這時(shí)線路的時(shí)間常數(shù) Tj 為： ? ?/ LCTj L R R?? 公式 () 其中： L單位為亨， Rc、 RL單位為歐姆， Tj 單位為秒。并且有： Tj 越小，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間小，相應(yīng)電機(jī)工作頻率高；反之， Tj 越大，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)工作頻率低。但是，增大 Rc時(shí)，又會(huì)使穩(wěn)態(tài)電流值減小，從而影響電機(jī)的力矩。 在高頻應(yīng)用中，要盡量減小 以改善步進(jìn)的特性，所以常在開(kāi)關(guān)回路中采用較大的 Rc，同時(shí)也提高回路的電源電壓 U。在實(shí)際中，可根據(jù)客觀情況來(lái)考察選擇恰當(dāng)?shù)耐獠侩娮?Rc，使步進(jìn)電機(jī)處于合適的工作頻率狀態(tài)。開(kāi)關(guān)電路產(chǎn) 生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。為了保證在矩形脈沖電壓相當(dāng)窄時(shí)，也即頻率足夠高時(shí)，步進(jìn)電機(jī)仍能正常步進(jìn)工作，可以提高開(kāi)關(guān)回路的電壓。在步進(jìn)電機(jī)中要設(shè)法增大起動(dòng)電流，以提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即提高其工作頻率。 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，常要求用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，如小車(chē)的左行、右行；機(jī)械手的上升、下降等。如圖 所示：假如接觸器 KM1 閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，則當(dāng)接觸器 KM1 斷開(kāi)，接觸器 KM2 閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。圖中各元器件的作用如表所示： 表 元器件作用列表 第 23 頁(yè) 交流電機(jī)的星 — 三角形啟動(dòng) 對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)，為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，一般采用 Y/△降壓?jiǎn)?dòng)方法來(lái)達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。此時(shí)電動(dòng)機(jī)每相繞組承受的電壓為額定電壓的 3/1 ，啟動(dòng)電流為三角形接法時(shí)啟動(dòng)電流的 1/3。電動(dòng)機(jī)繞組為三角形接法，進(jìn)入正常運(yùn)行階段。按下停止，電機(jī)停轉(zhuǎn)。要求正反轉(zhuǎn)互鎖、 Y/△互鎖。其輸入量可以是電流、電壓等電量。 繼電器的種類(lèi)很多 ,按輸入信號(hào)的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按輸出形式分為：有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)兩類(lèi)。 ⑵ 接觸器 接觸器是用來(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器。 因此它是電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。它具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通和分?jǐn)嗄芰Γ荒芊謹(jǐn)喽搪冯娏鳌? 接觸器種類(lèi)很多，按驅(qū)動(dòng)力不同分為電磁式、氣動(dòng)式、和液壓式，以電磁式應(yīng)用最廣泛。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用維護(hù)方便、分?jǐn)嗄芰^高、限流性能良好等特點(diǎn)，以?xún)?nèi)功用十分廣泛。其中熔體是主要部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件。 ⑷ 行程開(kāi)關(guān) 行程開(kāi)光又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。 行程開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。 第 25 頁(yè) 5 設(shè)計(jì)總結(jié)、致謝 本次課程設(shè)計(jì)是我所做的最綜合的一個(gè)題目，它跨越了機(jī)械和電氣兩大領(lǐng)域。第二步是設(shè)計(jì)方案并確定。方案確定后便開(kāi)始設(shè)計(jì)實(shí)際電路，我們是在 Protel 99 SE 軟件上設(shè)計(jì)原理圖的，實(shí)際電路圖設(shè)計(jì)好之后，便開(kāi)始 寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。在這次設(shè)計(jì)中我也學(xué)會(huì)了很多新的東西，例如 Protel 99 SE 軟件使用、 WORD 軟件的一些細(xì)節(jié)地方的應(yīng)用、以及一些常用的文本處理方法。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我深刻的感到了理論和實(shí)踐之間的巨大差距極其之間的聯(lián)系。另外 ，理論與實(shí)踐也存著必然的聯(lián)系，在指導(dǎo)老師的幫助下才能使課程設(shè)計(jì)最終成功。 第 26 頁(yè) 6 參考文獻(xiàn) 【 1】爾桂花 . 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 清華大學(xué)出版社 2021 【 2】張宏建，蒙建波 .自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置 化學(xué)工業(yè)出版社 【 3】潘永雄 . 電子線路 CAD 實(shí)用教程 . 西安電子科技大學(xué)出版社 【 4】黃惟公 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 西安電子科大出版社 2021 【 5】張毅剛 MCS— 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)大學(xué)出版社 【 6】張萬(wàn)忠 電器與 PLC 控制技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 2021 【 7】鄧星鐘 機(jī)電傳動(dòng)控制 華中理工大學(xué)出版社 第 27 頁(yè) 附錄Ⅰ：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計(jì) P101P112XTAL24XTAL15P123P134P145P156P167P178P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2728P2627P2526P2425P2324P2223P2122P2021ALE30PSEN29RD17WR16RST9EA31RXD10TXD11INT012INT113T014T115AT89C51SEG015SEG116SEG217SEG318SEG419SEG520SEG621SEG722DIG01DIG12DIG23DIG34DIG45DIG56DIG67DIG78VCC23ADDR25H3L214GND9GND10RST12INT24SCL27SDA26CH452VCC2PFI4MR1GND3REST7WDI6WDO8PFO5R9 1KR103.3KVCCK65R66200C2220C10.1VCCC330PC