【正文】 平即可得到。 圖 29 四項(xiàng)八拍模式波形圖 通過(guò)交替跳過(guò)在八步順序中的狀態(tài)就可以得到全步工作方式，此時(shí)需在腳 19接一低電平，前已述及根據(jù)變換器的狀態(tài)可得到四拍或雙四拍 2種工作模式如圖 2 211。 但在本驅(qū)動(dòng)電路中用 L297 來(lái)提 供時(shí)序信號(hào)，節(jié)省了單片機(jī) IO 端口的使用。 21 圖 212 L298 引腳圖 297 加驅(qū)動(dòng)器組成的步進(jìn)電機(jī)控制電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高體積小，軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。圖 213為 L297 和 L298 組成的控制驅(qū)動(dòng)器的線路圖。相位是由內(nèi)部產(chǎn)生的，因此可減輕單片機(jī)和程序設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。 22 驅(qū)動(dòng)方式的確定 并于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)一般有兩種方法，一種是通過(guò) CPU 直接來(lái)驅(qū)動(dòng)，這種方法一般不宜采用，因?yàn)?CPU的輸出電流脈沖是特別小的它不能足以讓步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；別一種是通過(guò) CPU 來(lái)間接驅(qū)動(dòng)，就是把從 CPU 輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，然后直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，這種方法比較安全可靠。固采用 L297 和 L298 并用。 第五節(jié) 本章總結(jié) 本章主要對(duì)單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)及相關(guān)重要的芯片做了簡(jiǎn)單的介紹，并系統(tǒng)的說(shuō)明了本設(shè)計(jì)對(duì)器件的選擇，如單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是這個(gè)設(shè)計(jì)的主題，所以詳細(xì)的介紹了本設(shè)計(jì)所用的步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)， L29 L298 的并用非常適合控制四相步進(jìn)電機(jī)，其它的控制電路顯示電路在后面的章節(jié)會(huì)介紹。選取用 74LS244 來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示。然后由于步進(jìn)電機(jī)同軸的光電開(kāi)關(guān)作為反饋元件，并把反饋回的信號(hào)經(jīng) CPU 處理后再由顯示器顯示出來(lái)。系統(tǒng)原理框圖如 所示： 圖 系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)整圖 系統(tǒng)整圖如圖 32 所示，本系統(tǒng)采用外部中斷方式， p1 口作為信號(hào)的輸入部分， p0、 p2 是數(shù)碼管顯示部分， p3 口作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分。 78系列集成穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定，漂移小，精度也比較高。它有風(fēng)部過(guò)流保護(hù)，保證輸出電流部會(huì)超出最大允許值；它有內(nèi)部熱保護(hù)電路，如果輸出管的結(jié)溫達(dá)到允許的最大值，它會(huì)知道減小輸出電流；它內(nèi)部還有工作區(qū)限制電路。因此，它的可靠性高。 變壓 電源變壓器將 220V 的交流電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷褐怠? .整流 整流電路將交流電壓變?yōu)槊}沖的直流電壓，常用的整流電路有單相半波，全波，橋式和倍壓整流電路。 25 .濾波 濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。以及 C 和 L 組合而成的各種復(fù)式濾波電路。 .穩(wěn)壓 穩(wěn)壓的作用電當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。前者是三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，后者是三端固定負(fù)輸出極集成穩(wěn)壓器，整流后的輸出波形與純直流相差甚遠(yuǎn)，須經(jīng)濾波才能作直流電源用。整流輸出的電壓升高時(shí)，輸出的電流一面供給負(fù)載應(yīng)用，一面給濾波電容充電。 下面以電源 +12V 為例介紹一下電路的工作原理： 圖 33 +12 電源電 路圖 利用 LM7812 和 LM7805 芯片得到 12V 和 5V 的電壓，它們的應(yīng)用要注意以下幾點(diǎn)： 輸入輸出壓差不能太大 ,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； 輸出電流不能太大， 是其極限值。 其中 12V 電壓給步進(jìn)電機(jī)供電， 5V 電壓則給單片機(jī)供電。 （ 1）產(chǎn)生 12V 的電壓給步進(jìn)電機(jī)供電 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 0 J u n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : H : \ 電路原理圖 . d d b D r a w n B y :1234C40 . 3 3 uC50 . 1 uTV i n1GND2+ 1 2 v 3U + 1 2 v 26 圖 3412V 電路部分 （ 2）產(chǎn)生 5V 的電壓給單片機(jī)供電 圖 35 5V 電路部分 按鍵電路的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)的 P1口來(lái)控制信號(hào)的輸入，所以把按鍵開(kāi)關(guān)和 P1口連接起來(lái)，當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K1 時(shí)，相當(dāng)于給 口一個(gè)低電平，數(shù)碼管 LED1 亮；當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K2 時(shí)，相當(dāng)于給 口一個(gè)低電平，數(shù)碼管 LED2 亮；當(dāng)按下開(kāi)關(guān)K3時(shí)，相當(dāng)于給 口一個(gè)低電平，數(shù)碼管 LED3 亮；當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K4 時(shí)，相當(dāng)于給 口一個(gè)低電平，數(shù)碼管 LED4 亮；當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K5 時(shí)，相當(dāng)于給 口一個(gè)低電平；數(shù)碼管 LED5 亮；當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K6 時(shí)，相當(dāng)于 口一個(gè)低電平；數(shù)碼管 LED6 亮。如圖 36。 27 圖 36 按鍵部分電路 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 此電路是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，我選用的是 L297和 L298芯片并用來(lái)驅(qū)動(dòng)的，L29 L298 前面已經(jīng)介紹了，這里不多作解釋。 圖 驅(qū)動(dòng)部分電路 顯示部分電路 28 顯示電路的用 74LS244 芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)， 74LS244 芯片分別接兩排顯示器，每排為 4 位顯示，分別用來(lái)顯示步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速。 38 顯示部分電路 時(shí)鐘部分 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過(guò)提高時(shí)鐘頻率來(lái)提高 CPU 的速度，本次設(shè)計(jì)采用的晶振為 12MHz。 圖 39 時(shí)鐘部分電路 抗干擾設(shè)計(jì) 29 由于系統(tǒng)中不可避免會(huì)從外界引入干擾，影響系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，故采用了 硬件和軟件抗干擾措施。 ②輸出系統(tǒng)：使各輸出信號(hào)混亂，不能反映微機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出量。 ③微機(jī)控制的內(nèi)核，使三總線上的數(shù)據(jù)信號(hào)混亂， CPU 得到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)信息，使運(yùn)算操作數(shù)失真。這些直流穩(wěn)壓電源都是由 220 伏轉(zhuǎn)化而來(lái)，有可能產(chǎn)生波動(dòng)現(xiàn)象。 本次設(shè)計(jì)采用的硬件抗干擾措施有： ①在電路排列方面，模擬電路和數(shù)字電路之間集中在一起，器件之間盡量縮短距離減小寄生電容。 ③電源系統(tǒng)的干擾大部分是高次諧波，然后接穩(wěn)壓器件，以保持電源穩(wěn)定。 程序監(jiān)視系統(tǒng)中的抗干擾（電源部分） WATCHDOG 本身能獨(dú)立工作，基本上不依賴于 CPU，當(dāng)電源受干擾而掉電時(shí)，WATCHDOG 自動(dòng)產(chǎn)生中斷。 第三節(jié) 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 30 與其它的微處理器一樣，開(kāi)發(fā)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制程序也需要一套完整的軟件和硬件開(kāi)發(fā)工具。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)是 AT89C52。 圖 310 主程序框圖 鍵盤(pán) 控制 程序設(shè)計(jì) 控制鍵程序用于判斷 口與 口的值，當(dāng) 口為 0 時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) 口為 0時(shí)，繼續(xù)判斷 口的值， 口為 0 時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 開(kāi)始 初始化 調(diào)按鍵子程序 調(diào)按鍵子程序 調(diào)用正反轉(zhuǎn)子程序 調(diào)用 正反、 加減速子程序 停止 31 圖 311 鍵盤(pán)程序流程圖 正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化之后，前進(jìn)子程序 R0 用于給 P1 口送不同的值，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的相序，使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)， P1 口的值分別為 01H， 03H， 02H， 06H， 04H， 0CH， 08開(kāi)始 有鍵閉合否？ 閉合鍵釋放否？ 有鍵閉合否？ 調(diào)用子程序 延時(shí) 12ms 判斷閉合鍵號(hào) 棧 輸入鍵號(hào) A 調(diào)用子程序 延時(shí) 6ms 返回 是 否 否 否 是 否 32 H， 09H。流程 如圖 312 所示。按下減速鍵，通過(guò)改 變電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一開(kāi)始 設(shè)置控制步數(shù) 設(shè)置定時(shí)器工作方式 設(shè)置定時(shí)器的初始值方式 取反轉(zhuǎn)起始地址 開(kāi)中斷 允許這時(shí)中斷 正轉(zhuǎn)否？ 是 否 啟動(dòng)定時(shí) 中斷等待 取正轉(zhuǎn)起始地址 33 步的延時(shí)時(shí)間，使時(shí)間變長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)減速。 313 轉(zhuǎn)速快慢程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 第一個(gè)顯示燈上的數(shù)據(jù)為電機(jī)初始速度的設(shè)定，第二個(gè)顯示燈上的數(shù)是有電開(kāi)始 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 輸出控制模塊 指向下一個(gè)控制模塊方式 取控制模塊 關(guān)中斷 恢復(fù)起始控制臺(tái)模塊 是控制模塊結(jié)束標(biāo)志否？ 是 否 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 禁止定時(shí)中斷 步數(shù)夠否？ 返回 否 是 34 機(jī)后面的 74LS244 傳回的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出實(shí)際轉(zhuǎn)速，流程如圖 314 所示。 74LS244 初始化 設(shè)置顯示數(shù)據(jù)區(qū)首址 設(shè)置位選字 輸出位選字 讀顯示數(shù)據(jù) 查段選碼 輸出段選碼 延時(shí) 1ms 顯示完 8 位數(shù)據(jù)否？ 返回 改變位選字 是 否 開(kāi)始 35 圖 315 中斷子程序流程圖 第四節(jié) 本章總結(jié) 本章主要介紹了整個(gè)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)的，從器件的選擇到系統(tǒng)的成型，需要了解各種芯片的作用和使用方法，本系統(tǒng)使用了 AT89C5 74LS24 74HC24 74LS1 L29 L29 74LS1 TC232 等芯片，用到了四相步進(jìn)電機(jī)、光電開(kāi)關(guān)、八位數(shù)字燈等器件。使最終系統(tǒng)的確定和使用。由于編譯只能檢查是否存在語(yǔ)法錯(cuò)誤，所以還要看是否存在邏輯錯(cuò)誤。 電路的工作離不開(kāi)電源，所以電源是必不可少的。 電路板焊接好以后，首先要檢查一下電路設(shè)計(jì)是否合理、元器件焊接是否正確，焊接好以后需要仔細(xì)檢查。用萬(wàn)用表仔細(xì)檢查了每根線，發(fā)現(xiàn)了原因，電路板存在虛焊的現(xiàn)象。 步進(jìn)電機(jī)一開(kāi)始不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，以為是電路焊接有問(wèn)題，為了防止再次出現(xiàn)虛焊，首先將電路板用萬(wàn)用表檢查了一遍，沒(méi)問(wèn)題。后來(lái) 仔細(xì)看了步進(jìn)電機(jī)工作原理，原來(lái)步進(jìn)電機(jī)要正常實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，四個(gè)相序必須弄清。弄清了相序，把電路板重新布線，焊接好，結(jié)果電機(jī)能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)了。若此時(shí)為初始狀態(tài)，并設(shè)與 A相磁極對(duì)齊的齒為 0 號(hào)齒，由于 B 相齒與 A 相齒相差 90度。所以此轉(zhuǎn)子不能和 B 號(hào)齒對(duì)齊，只有 13 號(hào)小齒靠近 B 相磁極的中心線，與中心線相差 3度，如果此時(shí)變?yōu)?B 相通電，萬(wàn)里 A、 C、 D 三相不通電，則 B 相磁極迫使與 13號(hào)齒對(duì)齊，整個(gè)齒就轉(zhuǎn)了 3 度，稱為一步。 在單相三拍 ABCDA 通電一周，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)了 9度。其中 ， 為控制的相繞阻， C 在四拍中為 1，在八拍中為 2。如果步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn) 20 圈要 2秒。本次設(shè)計(jì)在求的轉(zhuǎn)速范圍為 0到 ，最高轉(zhuǎn)速時(shí)的 精度為 2%。 得：步進(jìn)脈沖之間的延遲時(shí)間為 。