單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程課程方案設(shè)計(jì)(20210413020538)

1、1單片機(jī)電路2 1. 1 AT89C51單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 2 1. 2 AT89C51單片機(jī)的引腳及功能4 2步進(jìn)電機(jī)6 2.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理 6 2. 2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)7 3電源11 4軟件程序設(shè)計(jì)11 4.1三相六拍環(huán)形分配 11 4. 2主程序的設(shè)計(jì)12 總結(jié)19 參考文獻(xiàn)21 1步進(jìn)電機(jī)原理與硬件設(shè)計(jì) 1單片機(jī)電路 木系統(tǒng)采用A89C51單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)單片機(jī)內(nèi)部的內(nèi)存即可滿足要求。如需要擴(kuò) 展較多的外部RAM和ROM可加上數(shù)據(jù)緩沖器。步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)通過(guò)AT89C51單片機(jī) AT89C51單片機(jī)。 其中一個(gè)口進(jìn)行擴(kuò)充。為了增加步進(jìn)電機(jī)工作的靈活性，在啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作之后，當(dāng)有

2、鍵按下，設(shè)置產(chǎn)生外部中斷，達(dá)到靈活控制電機(jī)的目的。下面介紹一下 1. 1AT89C51單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu) AT89C51單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。它由一個(gè)8位中央處理器（CPU）、 一個(gè)256B片內(nèi)RAM及4KBFIashR0M、21個(gè)特殊功能寄存器、4個(gè)8為并行I/O 口以及 中斷系統(tǒng)等部分組成，各功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線連成一個(gè)整體，集成在一塊芯片上。 （1）CPU CPU是單片機(jī)的核心部分，CPU包括兩個(gè)基木部分：運(yùn)算器和控制器。 運(yùn)算器 運(yùn)算器即算術(shù)邏輯單元ALU,是進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算的部件。可實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯 運(yùn)算。操作的結(jié)果一般送回累加器 ACC,而其狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)寄

3、存器PSWo 控制器 控制器是用來(lái)控制計(jì)算機(jī)工作的部件?？刂破鹘邮諄?lái)自存儲(chǔ)器的指令，使各部件協(xié)調(diào) 工作，完成指令所規(guī)定的操作。 時(shí)鐘源 外部事件 外部中斷 RXD TXD PO Pl P2 P3 圖2 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 （2）內(nèi)部存儲(chǔ)器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 128B （地址 128B （地址為: AT89C51芯片內(nèi)共有256B （地址為00H-FFH ）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中高 為：80H-FFH ）被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是低 00H-7FH），用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如程序執(zhí)行過(guò)程中的變量。 內(nèi)部程療；存儲(chǔ)器 AT89C51共有（地址為：OOOOH-OFFFH

4、 ）的flash程序存儲(chǔ)器，用于存放程序、原始數(shù) 據(jù)或表格常數(shù)。 （3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器 AT89C51共有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用于對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)；也可設(shè) 置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)運(yùn)行的控制。 （4）并行 I/O 口 用于進(jìn)行單片機(jī)內(nèi)外的傳輸，4個(gè)8位的I/O 口（ PO、Pl、P2、P3） o每個(gè)8位的 口，既可用作輸入口，也可用作輸出口，每個(gè)口即可以8位同步讀寫(xiě)，又可對(duì)每一位進(jìn)行 單獨(dú)的操作。標(biāo)準(zhǔn)I/O 口的主要功能相當(dāng)于一個(gè)8位鎖存器，能存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù) 據(jù)，以保持與之相連接的8條口線各自電位的高低狀態(tài)。 1.2 AT89C51

5、單片機(jī)的引腳及功能 AT89C51共有40個(gè)引腳，下面介紹一下它們的主要功能。 (1) P0 口 P0 口某一位的結(jié)構(gòu)圖如圖 3所示，一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)緩沖器、 口，又可作為8位輸入/輸出端。CPU既可以對(duì)P1 口進(jìn)行字節(jié)操作，又可以進(jìn)行位操 P0 口的結(jié)構(gòu)示意圖 個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX、一個(gè)輸岀驅(qū)動(dòng)電路（ T1和T2）和一個(gè)與門(mén)及一個(gè)非門(mén)組成。 (2) Pl, P2, P3 口 P1 口是唯一的單功能口，位結(jié)構(gòu)圖如圖 4所示，僅能作為通用I/O 口使用，P1 口是 8位準(zhǔn)雙向口，作通用輸入/輸出口使用, P1 口有別于P0 口，它接有內(nèi)部上拉電阻。 P1 口的每以一位可以獨(dú)立地定義為輸人或者

6、輸出, 因此, P1 口既可作為8位并行輸入/輸出 P2 口是8位準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口，當(dāng)外接程序存儲(chǔ)據(jù)時(shí), P2 口給出地址的高8位, 此時(shí)不能用作通用，I/O 口。當(dāng)外按數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，若 RAM 小于 256KB,用 RO、R1 作 間址寄存器，只需要P0 口送出地址低8位，P2 口可以用 讀鎖存器 VCC P1.X引腳 內(nèi)部總線 寫(xiě)鎖存器 讀引腳 圖4 P1 口的位結(jié)構(gòu)圖 作通用I/O ;若甌1大于256KB,必須用16位寄存器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。 “1, ”使場(chǎng)效應(yīng)管 P3 口是多功能口，同P0 口一樣，當(dāng)做輸入口時(shí)，必須先向鎖存器寫(xiě)

7、T截止。 (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(lái)振蕩信號(hào)。 控制引腳 RST/Vpp(9):當(dāng)振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單 片機(jī)復(fù)位。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)。當(dāng)Vcc下降 掉到低于規(guī)定的水平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。 ALE(30):當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，由單片機(jī)的P

8、2 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(guò)P0 口傳送。作為P0 口某時(shí)選出的信息到底是低8位地址還是傳送的數(shù)據(jù)，需 要有一信號(hào)同步地進(jìn)行分別。當(dāng)ALE信號(hào)(允許地址鎖存)為高電平(有 效).P0 口送岀低8位地址，通過(guò)ALE信號(hào)鎖存低8位地址。 PSEN(29):程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 (4K8),但當(dāng)PC (程序計(jì)數(shù)器)值 EA /Vpp (31):當(dāng)EA保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 超過(guò)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保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn) 外部程序存儲(chǔ)器(從0000H地址開(kāi)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) 2

9、.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理 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。在開(kāi)環(huán)方式下，步進(jìn)電機(jī)的輸岀步數(shù)總是和輸入指令的脈沖數(shù)相等，每個(gè)脈 沖都使電機(jī)轉(zhuǎn)軸前進(jìn)一個(gè)步進(jìn)角，并依靠它特有的定位轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)軸準(zhǔn)確地鎖定在相應(yīng)的步 距位置。但是，在開(kāi)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。當(dāng)輸入脈沖頻率很低時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就處 于步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)， 由于步進(jìn)電機(jī)具備快速啟動(dòng)和停止的能力，它的步距角和

10、轉(zhuǎn)速僅與脈沖頻率有關(guān)而不受 電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件的影響，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距誤 差不會(huì)長(zhǎng)期積累. 步進(jìn)電機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。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(guò)改變輸入電脈沖的頻率來(lái)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(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，而且很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。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。 步進(jìn)電機(jī)

11、主要是有定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。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。繞組按一定的通電順序工作，這個(gè)通電順序稱為“相 序” o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)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)由控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，其基本 控制方式如下： 1相序控制方式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格按照步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)的

12、工作方式進(jìn)行，通常我們是把通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配?，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。 “單” “雙”、“拍”的意思是：“單”指每次切換前后只有一相繞組通電，“雙”指的是每次有兩相繞組 通電：而從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)就叫作一 “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。又環(huán)形分配器送 來(lái)的脈沖信號(hào)，對(duì)定子繞組輪流通電，設(shè)先對(duì)A相繞組通電，B、C、二相都不通電。由于 磁通具有力圖沿磁阻最小路徑通過(guò)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(wú)切線力，故 轉(zhuǎn)矩為

13、零，轉(zhuǎn)子被鎖定在這個(gè)位置上。此時(shí)B、C二相的定子齒則和轉(zhuǎn)子 齒在不同的方向各錯(cuò)開(kāi)360o / (k*m*z)的角度，其中k表示通電方式，當(dāng)為單拍時(shí)取k二1,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)。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?lè)较蛐D(zhuǎn)360o / (k*m*z)的角度。然后 使B相斷電，C相通電，同理轉(zhuǎn)子又沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)360o / (k*m*z)的角度。轉(zhuǎn)子就按 照A AB BBC C CAA 的旋轉(zhuǎn)順序運(yùn)動(dòng)下去。 (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。其

14、工作原理與三相六拍相同，此處不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 (3) 三相單三拍工作方式原理 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。 2.轉(zhuǎn)向控制方式如果按給定的工作方式正向順序通電換相，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按相反的順序通電 換相，則電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。例如，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)先前的工作方式為 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與原來(lái)相 反，即，逆時(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。 單”、雙”、拍”的意思是： 單”指每次切換前后只有一相繞組通電，雙”指的是每次有 兩相繞組通電：而從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)就叫作一拍”滬360。

15、/ (k*m*z) 的角度，其中 k表示通電方式，當(dāng)為單拍時(shí)取k二1,雙拍時(shí)取22 ;皿為定子繞組的相 數(shù)；z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。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?lè)较蛐D(zhuǎn)360o / (k*m*z)的角度。然后使B相斷電，C相通電，同理轉(zhuǎn)子又沿 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 360o / (k*m*z)的角度。轉(zhuǎn)子就按照A B C D A 的旋轉(zhuǎn)順序 運(yùn) 動(dòng)下去。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的控制微電機(jī)，其機(jī)械角位移 和轉(zhuǎn)速分別與輸入電機(jī)繞組的脈沖個(gè)數(shù)和脈沖頻率成比例通過(guò)改變電脈沖頻率，可在大范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)速.同時(shí)，該電機(jī)還能快速起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和步進(jìn)電

16、機(jī)只需采用最簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制就可取得非常 高的控制精度，且這種系統(tǒng)不需要反饋信號(hào)，系統(tǒng)硬件實(shí)施比較簡(jiǎn)單。 2. 2三相步進(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(kāi)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：a-ab-b-bc-c-ca-a- .首先a相通電，而后再接通b相繞組(這時(shí) a相不斷開(kāi))即ab兩繞組同時(shí)通電。此后斷開(kāi)a相繞組，b相單獨(dú)通電，依此規(guī)律循環(huán)往復(fù).這 種方式需經(jīng)過(guò)6個(gè)切換才能完成一個(gè)循環(huán).單相三拍方式的每一拍步進(jìn)角為3三相六拍的步 進(jìn)角則為1.5 :因此，在三相六拍下，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行反

17、轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和，但在同樣的運(yùn)行角度與速 的總體 度下，三相六拍驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率需提高 1倍，對(duì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)特性要求較高。系統(tǒng) 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。從而通過(guò)單片機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，從而帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)而控制液氮液而升降 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)循環(huán)控制過(guò)程。 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(lái)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“m, 32個(gè)i/o

18、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。可以很方便地使用不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)按 一種可執(zhí)行的通電方式來(lái)控制，在這個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)的主要作用是接收鍵盤(pán)設(shè)定值，顯示設(shè)定初值以及檢 測(cè)的當(dāng)前值，同時(shí)還具有串行通信功能。檢測(cè) 傳感器信號(hào)，接收傳感器信號(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(guò)P1.0， pl. 1,和pl. 2提供控制步進(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(lái)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。 圖6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

19、電路組成 4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4. 1硬 硬件環(huán)形分配器需要根據(jù) 7所示為一個(gè)三相六拍的環(huán)形 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖分配可以由硬件和軟件兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)和要求的通電方式而設(shè)計(jì)專門(mén)的電路，圖 分配器的主體是三個(gè)J-K觸發(fā)器。三個(gè)J-K觸發(fā)器的Q輸出端分別經(jīng)各自的功放線路與步進(jìn)電動(dòng)機(jī) A、B、C三相繞組連接。當(dāng)QA二1時(shí)，A相繞組通電；QB = 1時(shí)，B相繞 組通電；QC = 1時(shí)，C相繞組通 電。DR+和DR-是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)。 正轉(zhuǎn)時(shí)，各相通電順序：A AB B BC C CA 反轉(zhuǎn)時(shí)，各相通電順序：A AC C CB B BA 序號(hào) 控制信號(hào)狀態(tài) 輸出狀態(tài) 導(dǎo)電繞 組

20、 % J CQJ 2 Qc 0 1 1 0 1 0 0 A 1 0 1 0 1 1 0 AB 2 0 1 1 0 1 0 B 3 0 0 1 0 1 1 BC 4 1 0 1 0 0 1 C 5 1 0 0 1 0 1 CA 6 1 1 0 1 0 0 A 表8三相六拍環(huán)形分配器邏輯真值表 軟件脈沖分配 對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)和接口器件，軟件環(huán)分有不同的形式，現(xiàn)以AT89C51單片機(jī)配置的 系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。 （1）由P1 口作為驅(qū)動(dòng)電路的接口 控制脈沖經(jīng)AT89C51的并行I/O接口 P1 口輸出到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各相的功率放大器輸入，設(shè) P1 口的P1.0輸出至A相，Pl. 1輸出至B相，P1.2輸出

21、至C相。 （2）建立環(huán)形分配表 為了使電動(dòng)機(jī)按照如前所述順序通電，首先必須在存儲(chǔ)器中建立一個(gè)環(huán)形分配表，存儲(chǔ)器 各單元中存放對(duì)應(yīng)繞組通電的順序數(shù)值，如表 9所示。當(dāng)運(yùn)行時(shí)，依次將環(huán)形分配表中的 數(shù)據(jù)，也就是對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容送到 P1 口，使Pl.o、P1. 1、P1.2依次送出有關(guān)信號(hào) 從而使電動(dòng)機(jī)輪流通電。 表9三相六拍軟件環(huán)形分配數(shù)據(jù)表 存儲(chǔ)單元地址 單元內(nèi)容 對(duì)應(yīng)通電相 K+0 K+1 K+2 K+3 K+4 K+5 01H ( 0001) 03H (0011) 02H (0010) 06H ( 0110) 04H (0100) 05H (0101) A AB B BC C CA 表

22、為三相六拍環(huán)形分配表，K為存儲(chǔ)器單元基地址（十六位二進(jìn)制數(shù)），后面所加的數(shù)為 地址的索引值 可見(jiàn)，要是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，只需依次輸岀表中各單元的內(nèi)容即可。當(dāng)輸出狀態(tài)已是表底 狀態(tài)時(shí)，則修改索引值使下次輸出重新為表首狀態(tài)。如要使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則只需反向依次 輸出各單元的內(nèi)容。當(dāng)輸出狀態(tài)達(dá)到表首狀態(tài)時(shí)，則修改指針使下一次輸出重新為表底狀 態(tài) 4. 2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件主要由主控程序、脈沖分配驅(qū)動(dòng)程序、鍵處理程療:、 組成。系統(tǒng)的主程序流程圖 顯示數(shù)據(jù)處理程序及顯示驅(qū)動(dòng)程序、串口通信監(jiān)控程序等部分 地蛀曲祖 應(yīng)樹(shù)建擁嘰礫 功審斷了訊申 圖10系統(tǒng)的主程序流程圖 圖笛驅(qū)動(dòng)了程序流程圖 由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件控制

23、圖可以看出，單片機(jī)只是根據(jù)需要輪流給pl.o, pl. 1 , pl. 2端口發(fā)送步進(jìn)脈沖來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行，則三相六拍的系統(tǒng)控制模型如附表所示。在程序 中，只要將依次將6個(gè)控制字送到pl 口，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。每送一個(gè)控制 字，就完成一拍，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。 附表三相六拍控制模型 步序號(hào) P1口綸出狀態(tài) 繞組 單片機(jī)控制宇1 1 00000001 A 01H 2 00000011 AB 03H 3 00000010 B 02H 1 000001X0 BC 06H 00000100 04H 6 00000101 CA 05H 設(shè)定有如下工作單元和工作位定義:工0為步進(jìn)數(shù)寄存器。p

24、sw中，fO為方向標(biāo)志位 fO二0時(shí)正轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn)。步進(jìn)時(shí)間由兩個(gè)控制字的送出時(shí)間間隔決定。 步進(jìn)電機(jī)的中斷子程序 start: push acc push psw push rO jb fO, Ioop2。判正反車專 loopl: mov a, #01ho 第 1 拍控制碼 mov pl, a0執(zhí)行第1拍lcall delay。步進(jìn)時(shí)間間隔djnz rO, done。判斷是否步進(jìn)量完成 mov a, #03ho第2拍控制碼mov pl, a。執(zhí)行第2拍 Icall delay djnz rO, done mov a, #02ho 第 3 拍控制碼 mov pl, a。執(zhí)行第 2 拍 Ical

25、ly dellay djnz rO, done mov a, #06ho 第 4 拍控制碼 mov pl, a。執(zhí)行第 2 拍 lcally dellay djnz rO, do ne mov a, #04ho 第 5 拍控制碼 mov pl, a.。執(zhí)行第 2 拍 lcally dellay djnz rp done mov p #05h。牆 6Bss mov pra。2 Ically dellay djnz rp done ajmp loopl。 loopy mov?#05h。點(diǎn) mov pra Icall delay djnz rp done mov p #04h mov pra Ica

26、ll delay djnz rp done mov?#06h mov pl, a Icall delay djnz rO, done mov a, #02h mov pl, a Ically dellay djnz rO, done mov a, #03h mov pl, a Ically dellay djnz rO, done mov a, #01h mov pl, a Ically dellay djnz rO, done ajmp loop2 done: ret。返回 總結(jié) 木設(shè)計(jì)通過(guò)分析步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理，查閱步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)科技文獻(xiàn)， 遵循實(shí)用、簡(jiǎn)單、可靠和低成本的原則，設(shè)計(jì)了