步進(jìn)電機(jī)速度控制器設(shè)計(jì)VIP

1、學(xué)校代碼：10128學(xué) 號(hào)：課程設(shè)計(jì)題 目： 步進(jìn)電機(jī)速度控制器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 機(jī)械學(xué)院系 別： 測(cè)控系專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年01月20日摘要步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的精密執(zhí)行元件，具有快速起動(dòng)和停止的特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能嚴(yán)格同步,具有較高的重復(fù)定位精度, 并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的影響, 因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。本文在分析了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性、斬波恒流細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理和混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L297L298的性能、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合AT89C52單片

2、機(jī)，設(shè)計(jì)出了混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；AT89C52單片機(jī)；L297/L298驅(qū)動(dòng)。AbstractStepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronizat

3、ion, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position c

4、ontrol system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip L297 / L298 the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping

5、 motor driver circuit. Key words: Stepping motor; AT89C52 single chip computer; L297 / L298 driver. 目 錄第一章 緒論11.1課題背景11.2設(shè)計(jì)目的與意義11.3選擇方案11.3.1步進(jìn)電機(jī)概述11.3.2步進(jìn)電機(jī)工作原理 21.3.3控制方案 3第二章 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器42.1驅(qū)動(dòng)器的選擇4 L297L298驅(qū)動(dòng)特性分析 42.1.2 L297298功能分析 42.2 驅(qū)動(dòng)器的芯片連接 6第三章 單片機(jī)和隔離電路8 3.1步進(jìn)電機(jī)控制器83.1.1光電隔離電路83.1.2步進(jìn)脈沖產(chǎn)生電路83.

6、2加減速控制103.3程序設(shè)計(jì)11第四章 總結(jié)15參考文獻(xiàn)16第一章 緒論1.1課題背景步進(jìn)電機(jī)以其獨(dú)特的特點(diǎn)可以在無速度傳感器和無位置傳感器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確的開環(huán)狀態(tài)定位或同步運(yùn)行。我們通過調(diào)節(jié)發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)精確的位移或者角度定位，而調(diào)節(jié)發(fā)送的步進(jìn)脈沖頻率就可以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，這些都有利裝置或設(shè)備的小型化和低成本，因而在眾多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的使用性能與它的驅(qū)動(dòng)電路有密切的關(guān)系，隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ，使步進(jìn)電機(jī)的控制電路和功率驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生了很大變化，特別是集成電路的推廣和微機(jī)的普及應(yīng)用，更使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的研制上了一個(gè)新臺(tái)階，使其性能指標(biāo)有了顯著的提高。國(guó)內(nèi)對(duì)這

7、方面的研究一直很活躍，但是可供選用的高性能的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源卻很少，而且國(guó)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電源方面基本都存在著體積大、外形尺寸不規(guī)則、性能指標(biāo)不穩(wěn)定及遠(yuǎn)沒有達(dá)到系列化等問題，這就給驅(qū)動(dòng)電源的選用和安裝帶來了極大的不便，國(guó)外雖然有通用的各種類型的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，但大都存在一些問題，如價(jià)格昂貴，與我國(guó)的系統(tǒng)連接不匹配等問題。如前所述，步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的性能，不僅與步進(jìn)電機(jī)本體的特性有關(guān)，而且還與步進(jìn)電機(jī)的控制方式、驅(qū)動(dòng)電源的特性及負(fù)載特性有著密切的關(guān)系，特別是驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)方面，對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能的改善，如高頻力矩的提高，步距分辨率的提高，單步振蕩及振動(dòng)的消除等方面起著至關(guān)重要的作用。1.2設(shè)計(jì)的目的與意

8、義掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理及控制方法，本次設(shè)計(jì)任務(wù)要完成的目標(biāo)是：利用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速等功能。1.3選擇方案步進(jìn)電機(jī)的概述步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)及其功率驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成一個(gè)開環(huán)的定位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步距角)。脈沖輸入越多，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度就越多，輸入脈沖的頻率越高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。因此可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)種類，根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)不同，可分為

9、常用三大類：反應(yīng)式(VR，也稱磁阻式)、永磁式(PM)、混合式(HB)。其中混合式步進(jìn)電機(jī)兼有反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用越來越廣泛。步進(jìn)電機(jī)工作原理 圖1 是一個(gè)四相磁阻式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，該電機(jī)定子上有8 個(gè)凸齒，相距180°的兩個(gè)凸齒構(gòu)成一相，每一相上的線圈反相連接，這樣8 個(gè)齒就構(gòu)成四相，AA1、BB1、CC1、DD1，因此稱為四相步進(jìn)電機(jī)1。圖1 四相磁阻型的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)有一相繞組被勵(lì)磁時(shí)，磁通從正相齒，經(jīng)過軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負(fù)相齒，而其他的六個(gè)凸齒并無磁通。為使磁通路徑最短，在磁場(chǎng)力的作用下，轉(zhuǎn)子被迫轉(zhuǎn)動(dòng)，使最近的一對(duì)齒與被勵(lì)磁的一相對(duì)準(zhǔn)。在圖

10、1 的a 圖中B 相被勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子與B相對(duì)準(zhǔn)。在這個(gè)位置上，再對(duì)A 相進(jìn)行勵(lì)磁，則轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°，如圖1 的b 圖所示，這樣步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過了一個(gè)步距角。繼續(xù)對(duì)C 相進(jìn)行勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)的作用下進(jìn)一步順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°，到達(dá)c 圖所示的位置，又轉(zhuǎn)過了一個(gè)步距角。再對(duì)D 相進(jìn)行勵(lì)磁，又產(chǎn)生了一個(gè)新的磁場(chǎng)，在磁力的作用下轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角15°。這樣步進(jìn)電機(jī)的四相完成一個(gè)通電循環(huán)，若要繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就繼續(xù)順次勵(lì)磁，即步進(jìn)電機(jī)按照ABCDA順序順次勵(lì)磁，那么電機(jī)就不停地轉(zhuǎn)動(dòng)；若要電機(jī)反轉(zhuǎn)，只需要改變電機(jī)的勵(lì)磁順序，按照ADCBA的次序勵(lì)磁即可。一般對(duì)步進(jìn)電機(jī)采

11、用半步驅(qū)動(dòng)，即四相八拍工作方式，使步進(jìn)電機(jī)每次勵(lì)磁轉(zhuǎn)過1 /2 的步距角，即每次改變勵(lì)磁方式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過7.5°，它的勵(lì)磁方式是AABBBCCCDDDAA，若要反轉(zhuǎn)也是只需改變勵(lì)磁方式即可，即按照AADDDCCCBBBAA，采用八拍工作方式使得電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)更加穩(wěn)定，也進(jìn)一步增強(qiáng)了步進(jìn)電機(jī)的控制精度。改變控制繞組數(shù)（相數(shù)）或極數(shù)（轉(zhuǎn)子齒數(shù)），可以改變步長(zhǎng)的大小。它們之間的相互關(guān)系，可由下式計(jì)算： L =3600 /(P×N×C) 式中：L為步長(zhǎng)；P為相數(shù)；N為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；C為通電方式。在圖1中，步長(zhǎng)為150，表示電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要24步。 控制方案步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它

12、將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制2。步進(jìn)電機(jī)最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)組成如圖2。在本文中我們選用的步進(jìn)電機(jī)為四相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)57BYG450，參數(shù)具體如下：電壓36v，電流1.5A，步距角1.80/步，空載啟動(dòng)頻率1200步/秒，空載運(yùn)行頻率20步/秒，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.135kg/cm2。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及細(xì)分控制器 光電隔離 圖2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)組成第二章 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2.1驅(qū)動(dòng)器的選擇混合式步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于數(shù)控

13、機(jī)床、機(jī)器人、遙控、航天等領(lǐng)域，特別是微型計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)獲得了更為廣泛的應(yīng)用。但其步距角較大、分辨率低、易發(fā)熱等缺點(diǎn)往往滿足不了工業(yè)上的精確定位和大扭矩控制。為解決上述問題，本電路采用混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L297L298。2.1.1 L297L298驅(qū)動(dòng)特性分析一般情況下，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)環(huán)形分配器決定分配方式，各繞組的電流輪流切換，從而使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。步距角的大小只有兩種，即整步工作和半步工作，而步距角已由電機(jī)的結(jié)構(gòu)確定。如果在每次輸入脈沖切換時(shí)。不是將繞組電流全部通入或關(guān)斷，只改變相應(yīng)繞組中的額定電流的一部分，則轉(zhuǎn)子相應(yīng)的每步轉(zhuǎn)動(dòng)原有步距角的一部分，而額定電流

14、分成多少次進(jìn)行切換，轉(zhuǎn)子就以多少步完成一個(gè)原有的步距角。這種將一個(gè)步距角細(xì)分成若干步的驅(qū)動(dòng)方法即為細(xì)分驅(qū)動(dòng)3。同時(shí)，在步進(jìn)電機(jī)每相繞組通電周期中，常用的驅(qū)動(dòng)方法采用恒定電流值驅(qū)動(dòng)，該方法在驅(qū)動(dòng)大力矩負(fù)載時(shí)往往發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重。為了解決上述問題，提出了斬波恒流驅(qū)動(dòng)方法，在斬波恒流電路中，采用高電壓驅(qū)動(dòng)，電機(jī)繞組回路不串聯(lián)電阻，這樣電流上升的速度會(huì)很快。同時(shí)在電路中設(shè)置采樣電阻，在繞組電流達(dá)到額定值時(shí)，由于采樣電阻的反饋?zhàn)饔茫ㄟ^比較器使電源電壓工作在關(guān)斷狀態(tài)，從而使繞組電流保持在額定值附近內(nèi)波動(dòng)。由于電源電壓并不是一直向繞組供電，而只是一個(gè)個(gè)窄脈沖，總的輸入能量是各脈沖時(shí)間的電壓與電流乘積的積分，取

15、自電源的能量大幅度下降，具有很高的效率，降低了發(fā)熱量。在驅(qū)動(dòng)器中采用將細(xì)分和斬波恒流驅(qū)動(dòng)結(jié)合技術(shù)，電機(jī)內(nèi)電流波形圖如圖3（b）。2.2 L297L298功能分析L297單片步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器集成電路適用于雙極性兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或單極性四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制。用L297輸出信號(hào)可控制L298雙H橋驅(qū)動(dòng)集成電路，用來驅(qū)動(dòng) (a)普通方法驅(qū)動(dòng) (b)斬波恒流細(xì)分驅(qū)動(dòng)圖3 驅(qū)動(dòng)電路電流波形電壓為46V，每相電流為2.5A以下的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。L297也可用來控制由達(dá)林頓晶體管組成的分立電路，驅(qū)動(dòng)更高電壓、更大電流的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。此器件的特性是只需要時(shí)鐘、方向和模式輸入信號(hào)。相位是由內(nèi)部產(chǎn)生的，因此可減輕微處理機(jī)和

16、程序設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。此芯片是具有20個(gè)引出腳的雙列直插式塑膠封裝的器件，采用固定斬波頻率的PWM恒流斬波方式工作。L297主要由譯碼器、兩個(gè)固定斬波頻率的PWM恒流斬波器以及輸出邏輯控制組成，工作原理分述如下：L297的核心是脈沖分配器，它產(chǎn)生三種相序信號(hào)，對(duì)應(yīng)于三種不同的工作方式：即半步方式(HALF STEP)；基本步距(FULL STEP，整步)一相激勵(lì)方式；基本步距兩相激勵(lì)方式。脈沖分配器內(nèi)部是一個(gè)3bit可逆計(jì)數(shù)器，加上一些組合邏輯，產(chǎn)生每周期8步格雷碼時(shí)序信號(hào)，這也就是半步工作方式的時(shí)序信號(hào)。此時(shí)HALF/FULL信號(hào)為高電平。若HALF/FULL取低電平，得到基本步距工作方式，即4步

17、工作方式。 L297另一個(gè)重要組成是由兩個(gè)PWM斬波器來控制相繞組電流，實(shí)現(xiàn)恒流斬波控制以獲得良好的轉(zhuǎn)矩-頻率特性。每個(gè)斬波器由一個(gè)比較器，一個(gè)RS觸發(fā)器和外接采樣電阻組成，并設(shè)有一個(gè)公用振蕩器，向兩個(gè)斬波器提供觸發(fā)脈沖信號(hào)。圖4中，頻率f，是由外接16腳的RC網(wǎng)絡(luò)決定的，當(dāng)R>10k時(shí)。F=1/0.69RC,當(dāng)時(shí)鐘振蕩器脈沖使觸發(fā)器置l，電機(jī)繞組相電流上升，采樣電阻的Rs電壓上升到基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)。使觸發(fā)器復(fù)位，功率晶體管關(guān)斷，電流下降，等待下一個(gè)振蕩脈沖的到來。這樣觸發(fā)器輸出的是恒頻PWM信號(hào)，調(diào)制L297的輸出信號(hào)，繞組相電流峰值由Pref整定。圖4 L297內(nèi)部斬波

18、器電路示意圈2.2 驅(qū)動(dòng)器的芯片連接L297和L298的芯片及其管腳功能如下圖5所示，L297和L28的組合控制驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用電路圖如圖6。 圖5 L297/L298的芯片圖圖6 L298和L297的組合電路圖L297和L298的組合驅(qū)動(dòng)控制的真值表如下：勵(lì)磁方式勵(lì)磁相 P.4（A相）P.6（B相）P.7（相）P.9（相）四相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)57BYG450A1000AB1100B0100BC0110C0010CD0011D0001DA1001第3章 單片機(jī)控制和隔離電路3.1步進(jìn)電機(jī)控制器AT89C52是美國(guó)ATMEL的低電壓、高性能8位CMOS單片機(jī)。片內(nèi)置8K字節(jié)可重復(fù)擦寫的Flash閃速

19、存儲(chǔ)器，256字節(jié) RAM。3個(gè)16位定時(shí)器，可編程串行UART通道。對(duì)完成步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單控制已足以勝任4。 本控制器主要由AT89C52單片機(jī)晶振電路、和光電隔離電路等組成如圖7。 圖7 步進(jìn)電機(jī)控制器組成光電隔離電路利用光隔離器組成的光電隔離電路將控制器與外部的驅(qū)動(dòng)電路隔離開來，使得外部電路的變化不至于影響或者損壞控制系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力。光隔離器最重要的參數(shù)是電流傳輸比CTR，通常其值為0.20.9。輸入數(shù)字信號(hào)提供一定的電流（510mA)時(shí)，光隔離器才會(huì)輸出放大的數(shù)字電平。光隔離器連接時(shí)注意信號(hào)正負(fù)邏輯。光隔離器的輸入、輸出端地線必須互相隔開，并且輸入、輸出端兩個(gè)

20、電源必須單獨(dú)供電；如果使用同一電源，外部干擾信號(hào)可能通過電源串到系統(tǒng)中來。本次設(shè)計(jì)的電路如圖8所示。步進(jìn)脈沖產(chǎn)生電路在采用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的 CP脈沖的頻率或換向周期實(shí)際上是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制：一種是延時(shí)，一種是定時(shí)。延時(shí)方法是在每次換向之后調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換向，這樣周而復(fù)始就可發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換圖8 步進(jìn)電機(jī)速度控制器設(shè)計(jì)向程序所用的時(shí)間和就是CP脈沖的周期 。該方法簡(jiǎn)單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序就可實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行；但占用CPU時(shí)間長(zhǎng)，不能在

21、運(yùn)行時(shí)處理其他工作，因此只適合較簡(jiǎn)單的控制過程。定時(shí)方法是利用單片機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)器定時(shí)功能產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號(hào)，從而可方便的控制系統(tǒng)輸出CP脈沖周期。當(dāng)定時(shí)器起動(dòng)后，定時(shí)器從裝載的初值開始對(duì)系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計(jì)數(shù)；當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時(shí)中斷子程序。將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，定時(shí)中斷一次，電機(jī)換向一次，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。由于從定時(shí)器裝載完重新起動(dòng)開始至定時(shí)器申請(qǐng)中斷止，有一定的時(shí)間間隔，造成定時(shí)時(shí)間增加。為了減少這種定時(shí)誤差，實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，要對(duì)重裝的計(jì)數(shù)初值作適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整的重裝初值主要考慮兩個(gè)因素：一是中斷響應(yīng)所需的時(shí)間；二是重裝初值指令所占用的

22、時(shí)間，包括在重裝初值前中斷服務(wù)程序中的其他指令因素。綜合這兩個(gè)因素后，重裝計(jì)數(shù)初值的修正量取8個(gè)機(jī)器周期，即要使定時(shí)時(shí)間縮短8個(gè)機(jī)器周期。在定時(shí)中斷方式控制電動(dòng)機(jī)變速時(shí)，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。在 控制過程中，采用離散辦法逼近理想升降速曲線。為 了減少每步計(jì)算裝載值的時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就把各離散點(diǎn)的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的ROM中，系統(tǒng)在運(yùn)行中 用查表法查出所需的裝載值，這樣可大幅減少占用CPU的時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。其流程如圖9所示。圖9 加減速控制流程圖3.2加減速控制 在該電路中，將P1.0口設(shè)為電機(jī)開始按鈕，P1.0，P1.2，P1.3為速度選擇按鈕，速度由低到高，P

23、14為電機(jī)停止按鈕，并設(shè)三檔速度的最高速度依次為500pps、1000pps、2000pps。此外步進(jìn)電機(jī)其啟動(dòng)，停止的頻率較低，一般在100-250Hz之間。而最高運(yùn)行頻率要求較高。通常為l-3kHz。為使其在啟動(dòng)、運(yùn)行和停止整個(gè)過程中，既不會(huì)失步，又能夠盡快精確地達(dá)到目標(biāo)位置，運(yùn)行速度都要有一個(gè)加速-恒速-減速的過程。這里采用常用的離散辦法來逼近理想的近似梯形的升降速曲線，如圖10所示。即利用定時(shí)器中斷方式來不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。本例中，為計(jì)算方便，把各離散點(diǎn)的速度所需的裝載值用公式轉(zhuǎn)化為各自所需的定時(shí)時(shí)間固化在系統(tǒng)的ROM中。這里用TH0=(65536一time)256,TL0=(

24、65536一time)/256來計(jì)算裝載值，time表示各階梯需定時(shí)時(shí)間。系統(tǒng)在運(yùn)行中用查表法查出所需的時(shí)間。從而大幅度減少占用CPU的時(shí)間，提高系統(tǒng)的相應(yīng)速度。 圖10 梯形規(guī)律升降速控制3.3程序設(shè)計(jì) 在程序的編制中，要特別注意步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)的處理。為使步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯(cuò)步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標(biāo)志位。其中20H單元的各位為步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志位；21H單元各位為反轉(zhuǎn)標(biāo)志位。在正轉(zhuǎn)時(shí)，不僅給正轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值，也同時(shí)給反轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值;在反轉(zhuǎn)時(shí)也如此。這樣，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)換向時(shí)，就可以上一次的位置作為起點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)，避免了電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)步。程序如下：MOV 20H,#00H ;20H

25、單元置初值，電機(jī)正轉(zhuǎn)位置指針MOV 21H,#00H ;21H單元置初值，電機(jī)反轉(zhuǎn)位置指針MOV P1,#0C0H ;P1口置初值，防止電機(jī)上電短路MOV TMOD,#60H ;T1計(jì)數(shù)器置初值,開中斷MOV TL1,#0FFHMOV TH1,#0FFHSETB ET1SETB EASETB TR1SJMP $;*計(jì)數(shù)器1中斷程序*IT1P: JB P3.7,FAN ;電機(jī)正、反轉(zhuǎn)指針;*電機(jī)正轉(zhuǎn)*JB 00H,LOOP0JB 01H,LOOP1JB 02H,LOOP2JB 03H,LOOP3JB 04H,LOOP4JB 05H,LOOP5JB 06H,LOOP6JB 07H,LOOP7LOO

26、P0：: MOV P1,#0D0HMOV 20H,#02HMOV 21H,#40HAJMP QUITLOOP1：MOV P1,#090HMOV 20H,#04HMOV 21H,#20HAJMP QUITLOOP2：MOV P1,#0B0HMOV 20H,#08HMOV 21H,#10HAJMP QUITLOOP3：MOV P1,#030HMOV 20H,#10HMOV 21H,#08HAJMP QUITLOOP4：MOV P1,#070HMOV 20H,#20HMOV 21H,#04HAJMP QUITLOOP5：MOV P1,#060HMOV 20H,#40HMOV 21H,#02HAJMP

27、 QUITLOOP6：MOV P1,#0E0HMOV 20H,#80HMOV 21H,#01HAJMP QUITLOOP7：MOV P1,#0C0HMOV ; 20H,#01HMOV 21H,#80HAJMP QUIT;*電機(jī)反轉(zhuǎn)*FAN： JB 08H,LOOQ0JB 09H,LOOQ1JB 0AH,LOOQ2JB 0BH,LOOQ3JB 0CH,LOOQ4JB 0DH,LOOQ5JB 0EH,LOOQ6JB 0FH,LOOQ7 LOOQ0 ：MOV P1,#0A0HMOV 21H,#02HMOV 20H,#40HAJMP QUITLOOQ1： MOV P1,#0E0HMOV 21H,#04

28、HMOV 20H,#20HAJMP QUITLOOQ2 ：MOV P1,#0C0HMOV 21H,#08HMOV 20H,#10HAJMP QUITLOOQ3：MOV P1,#0D0HMOV 21H,#10HMOV 20H,#08HAJMP QUITLOOQ4：MOV P1,#050HMOV 21H,#20HMOV 20H,#04HAJMP QUITLOOQ5：MOV P1,#070HMOV 21H,#40HMOV 20H,#02HAJMP QUITLOOQ6：MOV P1,#030HMOV 21H,#80HMOV 20H,#01HAJMP QUITLOOQ7：MOV P1,#0B0HMOV 21H,#01HMOV 20H,#80HQUIT: RETIEND第四章 總結(jié)步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)具有成本低、簡(jiǎn)單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中該驅(qū)動(dòng)單元通過細(xì)分特性，提高了步進(jìn)準(zhǔn)確度和定位準(zhǔn)確度。在長(zhǎng)時(shí)間的大力矩驅(qū)動(dòng)過程中，由于其斬波恒流特性較