基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的四相步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1、四相步進(jìn)電機(jī)控制器基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的四相步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)采用ATMEL公司DIP-40封裝的AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對四相步進(jìn)電機(jī)的手動(dòng)和遙控控制。由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過脈沖分配后分解出對應(yīng)的四相脈沖，分解出的四相脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和狀態(tài)的改變由按鍵進(jìn)行選擇。通過鍵盤掃描把選擇的信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)反饋信息做出相應(yīng)的判斷并改變輸出脈沖的頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)信號。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的不同狀態(tài)由LED數(shù)碼管顯示。紅外信號的發(fā)射由另一塊單片機(jī)和紅外線LED完成，用紅外萬能接收頭接收紅外信號，可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制進(jìn)行紅外遙控。關(guān)鍵字：四相步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 功

2、率放大 紅外遙控 Controller for four phase step motor Abstract：The design adopts two microprocessor (DIP-40 encapsulation, AT89S52) of ATMEL company to control four phase step motor. After admeasured it, the pulse generated by microprocessor become the relevant four phase pulse. These pulses, which are magn

3、ified by driving circuit, are used to drive the four phase step motor. Regulating rotate speed and changing estate are used some keys. Pass scanning the keyboard to feed single back to microprocessor. The microprocessor makes the judgment and change the pulse frequent according to the feedback infor

4、mation. LED show different running estate. The infrared single is emitted by another microprocessor and infrared ray LED, using infrared incept module to accept the infrared signal. System can control motor with infrared telecontrol.Keyword： four phase step motor microprocessor power magnify infrare

5、d telecontrol目錄前言31.系統(tǒng)設(shè)計(jì)31.1 功能介紹31.2總體設(shè)計(jì)方案31.2.1總體設(shè)計(jì)思路 31.2.2方案論證與比較31.3電機(jī)的參數(shù)71.4系統(tǒng)組成72.單元電路設(shè)計(jì)82.1功率放大驅(qū)動(dòng)電路方案設(shè)計(jì)82.2顯示電路方案設(shè)計(jì)92.3單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì)92.4紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)103.軟件設(shè)計(jì)103.1編程語言103.2軟件實(shí)現(xiàn)方法103.2.1 雙四拍正轉(zhuǎn)113.2.2 雙四拍反轉(zhuǎn)113.2.3 單雙八拍正轉(zhuǎn)113.2.4 單雙B八拍反轉(zhuǎn)113.3 程序流程圖 如下所示：123.4 三相步進(jìn)電機(jī)程序清單164.結(jié)束語16附錄117附錄218前言一般，電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步

6、進(jìn)電動(dòng)機(jī)卻是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，故稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖信號，該電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過一定的角度（有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以直接輸出線位移，稱為直線電動(dòng)機(jī)）。因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰疲ɑ蛑本€位移）的執(zhí)行元件。它有兩個(gè)工作：其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步。由于輸入的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用將逐漸擴(kuò)大。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，按勵(lì)磁方式可分為反應(yīng)式、永磁式和感應(yīng)子式；按相數(shù)分則可分為單相、兩相和

7、多相三種。這里使用的是反應(yīng)式四相步進(jìn)電機(jī)，它的工作方式有單四拍正轉(zhuǎn)，單四拍反轉(zhuǎn)，雙四拍正轉(zhuǎn)，雙四拍反轉(zhuǎn)，單雙八拍正轉(zhuǎn)，單雙八拍反轉(zhuǎn)六種。針對這些狀態(tài)，設(shè)計(jì)的控制器能很好地實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)速的改變。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 功能介紹 一、基本功能（1）步進(jìn)電機(jī)能夠在雙四拍和單雙八拍兩種工作方式間切換。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)單步和連續(xù)運(yùn)行。（3）能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及速度變換。（4）顯示工作狀態(tài)二、擴(kuò)展功能 紅外線遙控實(shí)現(xiàn)電機(jī)的各種狀態(tài)之間的啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換1.2總體設(shè)計(jì)方案1.2.1總體設(shè)計(jì)思路 用于控制的電機(jī)是MITSUMI公司生產(chǎn)的M35SP-7T型四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。為滿足手動(dòng)和紅外遙控相互獨(dú)立，采

8、用兩塊AT89S52單片機(jī)分別控制手動(dòng)模塊和紅外遙控模塊。 手動(dòng)模塊完成所有基本功能以及紅外接收，遙控模塊用來發(fā)射紅外遙控信號。1.2.2方案論證與比較1.控制部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一、用邏輯電路實(shí)現(xiàn)。用NE555定時(shí)器芯片產(chǎn)生脈沖，用74HC74組成的電路實(shí)現(xiàn)脈沖的分配。用組合和時(shí)序電路實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)。整個(gè)電路要用到的分立元件太多，電路聯(lián)接復(fù)雜，而且抗干擾能力不強(qiáng)，穩(wěn)定性和精確度不高。方案二、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)集成了運(yùn)算器電路、控制電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出口電路等，所以用單片機(jī)設(shè)計(jì)控制電路省去了很多分立元器件。對于脈沖的產(chǎn)生及分配，頻率的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速及狀

9、態(tài)的改變都可以由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，不必再分別用分立元器件實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)的可編程特性，應(yīng)用單片機(jī)程序?qū)λ南嗖竭M(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，不僅功能易于實(shí)現(xiàn)，而且精確度高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。方案三、用FPGA實(shí)現(xiàn)。眾所周知，F(xiàn)PGA做控制核心，外圍電路簡單，整體性能好，有更好的穩(wěn)定性，更高的精度，更強(qiáng)的抗干擾能力。但是其價(jià)格昂貴，用于本設(shè)計(jì)的電機(jī)控制性價(jià)比不高。綜上所述，選擇方案二。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)主要控制，按鍵進(jìn)行選擇。 2.功率驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇單片機(jī)端口輸出的電流只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。為了給步進(jìn)電機(jī)提供足夠的電流，必須設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路?？紤]到本次驅(qū)動(dòng)的電機(jī)所帶負(fù)載和功率不大，對電源的要

10、求也不是太高，故采用單一電壓型電源供電。由于繞組是感性的，功率放大器必須設(shè)計(jì)得能保護(hù)晶體管不受電感在接通和斷開瞬間時(shí)的尖峰信號的沖擊。同時(shí)，為了使繞組在斷電時(shí)能夠加快電流的衰減，以免斷開的相繞組中的衰減電流對電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)效應(yīng)，還必須為放大電路設(shè)計(jì)抑制電路或是泄放回路。這里對抑制電路有三種方案如下：方案一：二極管抑制電路二極管抑制電路如圖1.2.1所示。當(dāng)繞組通電時(shí)，二極管承受反向電壓，不導(dǎo)通。當(dāng)三極管轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)或是繞組斷電時(shí)，繞組將產(chǎn)生一個(gè)與原來承受的電壓極性相反的感應(yīng)電勢，使二極管導(dǎo)通，形成繞組L和二極管構(gòu)成的回路。假設(shè)繞組電阻為R，則回路中電流的衰減時(shí)間常數(shù)為T=L/R 。由于R一般較

11、小，因而T一般較大，只適用于步進(jìn)電機(jī)低速運(yùn)行。圖1.2.1二極管抑制電路 圖1.2.2 二極管-電阻抑制電路方案二：二極管-電阻抑制電路二極管-電阻抑制電路如圖1.2.2所示。在這個(gè)抑制電路中，增加了一個(gè)與二極管串聯(lián)的電阻RS，當(dāng)繞組斷電時(shí)泄放回路的時(shí)間常數(shù)為T=L/（R+RS），這就加快了斷電繞組中電流的衰減，減小了泄放回路時(shí)間常數(shù)。但由于RS 的存在，使三極管在繞組斷電時(shí)承受較大的反向電壓。方案三：穩(wěn)壓二極管抑制電路這種電路是用一個(gè)穩(wěn)壓二極管代替串聯(lián)電阻，其電路如圖1.2.3所示。當(dāng)繞組斷電時(shí)，由于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性，給三極管的反向電壓也不會(huì)太大，泄放回路電流衰減得更快。當(dāng)斷電相繞組的感應(yīng)電

12、勢升高到使穩(wěn)壓二極管擊穿并導(dǎo)通時(shí)，斷電相繞組中的儲(chǔ)能以熱能形式在穩(wěn)壓二極管內(nèi)消散。圖1.2.3 穩(wěn)壓二極管抑制電路綜上所述，考慮達(dá)到設(shè)計(jì)要求選擇方案二。利用二極管-電阻抑制電路和兩個(gè)9014三極管組成驅(qū)動(dòng)電路。3.顯示電路的設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一、采用LED靜態(tài)顯示。LED數(shù)碼管的公共端COM（位選控制信號）接電源（而對于共陰數(shù)碼管是接地），數(shù)碼管的段碼分別和I/O口相連，這樣N位數(shù)碼管就需要占用N個(gè)8位（共8N位）I/O口線。特點(diǎn)是占用較多的硬件資源，控制簡單方便。圖1.2.4 靜態(tài)顯示方案二、采用LED動(dòng)態(tài)顯示。LED數(shù)碼管的所有段碼連接在同一個(gè)8位的I/O口線上，每個(gè)LED數(shù)碼管的位碼

13、則單獨(dú)使用一個(gè)I/O口，這樣N位動(dòng)態(tài)顯示的LED數(shù)碼管只需占用8+N位I/O口線；特點(diǎn)是占用較少硬件資源（I/O口），功耗相對于靜態(tài)顯示來講大大降低，但編程較復(fù)雜并需要占用系統(tǒng)的軟件資源。 圖1.2.5動(dòng)態(tài)顯示 單片機(jī)的I/O端口較少，且系統(tǒng)要用8個(gè)LED數(shù)碼管，若選靜態(tài)顯示則需占用太多I/O端口。采用動(dòng)態(tài)顯示不僅可以減少占用硬件資源，降低功耗，而且本系統(tǒng)單片機(jī)能提供足夠的軟件資源。綜上所述，選擇方案二。 4.單片機(jī)電源部分的設(shè)計(jì)方案論證與選擇由于本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)工作電源為5V，所以需要穩(wěn)壓，對于5V電源這里有以下兩種方案。方案一：用固定式三端穩(wěn)壓器,例如7805系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓5V

14、,輸入端接電容C1可以進(jìn)一步濾除紋波,輸出端接電容C2能改變負(fù)載的瞬態(tài)影響,使電路穩(wěn)定工作C1、C2最好采用漏電流小的鉭電容。如果采用電解電容，則電容要比圖中數(shù)值增加10倍。圖1.2.6 固定式三端穩(wěn)壓器方案二：雖然7805三端集成穩(wěn)壓管內(nèi)部有過流、過熱和安全區(qū)的保護(hù)電路，但其輸出仍有可能發(fā)生過壓的危險(xiǎn)。因此本電路加了過壓保護(hù)電路，該電路由穩(wěn)壓管VD3、電阻R3和晶閘管VS組成。另外由于7805的最大輸出電流為1.5A，可以通過在7805的1腳與VT1的基極相連，7805的2腳與VT1的集電極相連，這樣就可輸出1.6A2A的電流。如需更大的電流，可再并聯(lián)幾個(gè)大功率三極管。圖1.2.7 可擴(kuò)流過

15、壓保護(hù)5V穩(wěn)壓電源綜上所述，基于單片機(jī)電源只使用到5V的電源，所以不必考慮去調(diào)節(jié)它的穩(wěn)壓值，再加上第二種方案所用元件較多，性能價(jià)格比不高，因此我們采用了第一種方案。5.紅外線通信的設(shè)計(jì)方案與選擇紅外線是波長約大于770nm的不可見光。將發(fā)射紅外線的發(fā)光二極管（LED）和感知紅外線的接受模塊組合在一起就可以實(shí)現(xiàn)紅外線通信。設(shè)計(jì)采用基于PPM的紅外線通信方式。應(yīng)用紅外線接收模塊通信時(shí)，將所使用的紅外線設(shè)置成如圖所示的頻率40kHz的方波形式，即1秒鐘內(nèi)斷續(xù)地發(fā)送紅外線4萬次。這種調(diào)制方式被稱為脈沖周期調(diào)制（PPM）。 方案一、采用脈沖個(gè)數(shù)編碼。不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為兩個(gè)脈沖，最大為8個(gè)

16、脈沖。為了使接收可靠，第一個(gè)碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。此種方式易于實(shí)現(xiàn)，可靠性佳。 方案二、采用8位數(shù)字組成的代碼編碼。第一個(gè)數(shù)字為1代表起始位，接下來的三位為遙控碼，剩下的4位為停止碼。綜上所述，采用方案一的編碼實(shí)現(xiàn)紅外通信。1.3電機(jī)的參數(shù)轉(zhuǎn)速n=60f / ZRN。其中ZR為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，N為運(yùn)行拍數(shù)，f是控制脈沖的頻率。由此可見，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)，而與電壓、負(fù)載、溫度等因素?zé)o關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)一定時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與輸入脈沖頻率成正比，或者說其轉(zhuǎn)速和脈沖頻率同步。改變脈沖頻率可以改變轉(zhuǎn)速，故可進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍很寬。此設(shè)計(jì)使用

17、的電機(jī)步距角b=7.5o，所以ZRN=360o/b=360o/7.5o=48。故n=60f/48。由于可調(diào)頻率為16500Hz,所以轉(zhuǎn)速為20625r/min。1.4系統(tǒng)組成 經(jīng)過方案比較與論證，最終確定的系統(tǒng)組成框圖如圖1.2.8所示。其中單片機(jī)作為主控設(shè)備控制系統(tǒng)的輸入和輸出。紅外發(fā)射和接收模塊實(shí)現(xiàn)對四相步進(jìn)電機(jī)的較遠(yuǎn)距離的遙控控制。功率放大驅(qū)動(dòng)電路放大單片機(jī)分配的控制脈沖，顯示模塊則能顯示電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。按鍵輸入功率放大驅(qū)動(dòng)電路四相步進(jìn)電 機(jī)控制開關(guān)單片機(jī)單片機(jī)電源狀態(tài)顯示紅外接收單 片 機(jī)紅外發(fā)射圖1.2 .8 系統(tǒng)組成方框圖2.單元電路設(shè)計(jì)2.1功率放大驅(qū)動(dòng)電路方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)電路

18、圖如圖2.1所示。該單元電路采用兩級9014三極管達(dá)林頓接法，能很好的滿足放大要求。泄放回路采用二極管-電阻方案，發(fā)光二極管通過一級三極管放大用來顯示通電的相。根據(jù)本次采用的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)，使用9014三極管兩極放大能滿足驅(qū)動(dòng)要求。參數(shù)計(jì)算如下：理論計(jì)算的最大輸出電流為690.25mA,實(shí)際值并沒這么大，且電機(jī)每一相的運(yùn)行是斷續(xù)的，不會(huì)給三級管帶來太大的負(fù)擔(dān)，所以此方案基本滿足步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。 圖2.1 驅(qū)動(dòng)電路電路圖 2.2顯示電路方案設(shè)計(jì) 采用動(dòng)態(tài)顯示的方法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的顯示：44P（雙四正轉(zhuǎn)），44N（雙四反轉(zhuǎn)），48（單雙八拍正轉(zhuǎn)），48N（單雙八拍反轉(zhuǎn)），以及頻率的顯示。本設(shè)計(jì)單片機(jī)系

19、統(tǒng)的狀態(tài)顯示電路如圖2.2所示。圖2.2 顯示電路電路圖該單元電路主要采用總線來擴(kuò)展I/O單元，其中有8個(gè)共陰LED數(shù)碼管和一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器U3。KBIT1KBIT7是數(shù)碼管的位選控制信號， KEY-BEC是鍵盤輸入檢測信號。數(shù)碼管在系統(tǒng)中是分時(shí)掃描控制的，當(dāng)控制數(shù)碼管顯示時(shí)，KBIT1KBIT7控制八個(gè)數(shù)碼管的位碼，KBIT1KBIT7為低電平，三極管Q0-Q7導(dǎo)通，數(shù)碼管點(diǎn)亮，顯示段碼的數(shù)據(jù)。當(dāng)鍵盤控制時(shí)，KEY-BEC是連在單片機(jī)的T1口上的（該口內(nèi)部有上拉電阻），給D0-D7輸入高電平，控制單片機(jī)掃描KEY-BEC口，如果鍵盤有鍵按下，與鍵盤相連的二極管導(dǎo)通，將電平鉗制在0.7V，所以只

20、要掃描到KEY-BEC變?yōu)楦唠娖?，就可以判斷有鍵按下了。2.3單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì) 該電路主要由1個(gè)7805芯片U2，1個(gè)整流橋D以及一些電阻和電容組成。輸出固定的正5V電壓,輸入端接電容C12可以進(jìn)一步濾除低次紋波,C3濾出高次諧波。C11能改變負(fù)載的瞬態(tài)影響。輸出端接電容C4和C11再次濾波，使輸出電壓更穩(wěn)定。電路如圖2.3所示。圖2.3 單片機(jī)電源電路圖2.4紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì) 此電路用單片機(jī)和矩陣式按鍵實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換及加減速的脈沖發(fā)射，單片機(jī)采用AT89S52，其采用最小化應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。發(fā)光二極管顯示紅外發(fā)射管是否發(fā)射出紅外信號。采用了兩個(gè)紅外發(fā)射管同時(shí)發(fā)射紅外信號，實(shí)現(xiàn)大范圍，

21、寬角度發(fā)射，保證接收的可靠性。采用矩陣式按鍵便于擴(kuò)展功能。電路圖如圖2.4所示。 圖2.4 紅外發(fā)射電路圖3.軟件設(shè)計(jì)3.1編程語言本設(shè)計(jì)中采用匯編語言對單片機(jī)進(jìn)行編程。采用的是自下而上的設(shè)計(jì)方式，先設(shè)計(jì)出每一個(gè)模塊（子程序），然后再慢慢擴(kuò)大，最后組成整個(gè)系統(tǒng)。采用匯編語言編程對編程者有著特殊的要求，它不如用C語言編程輕松，它要求編程者對單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外圍電路非常了解，尤其是對指令系統(tǒng)必須非常熟悉，而且用匯編語言開發(fā)軟件是比較辛苦的，程序量也比較大，方方面面都需要考慮，一切問題都需要編程者安排。但是使用匯編語言進(jìn)行編程所占的資源較少，產(chǎn)生代碼質(zhì)量高，且執(zhí)行完成情況佳。3.2軟件實(shí)現(xiàn)方法軟件

22、的設(shè)計(jì)主要是通過按鍵查表控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并用按鍵來切換電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，用兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示頻率與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，運(yùn)行狀態(tài)雙四拍正轉(zhuǎn)，雙四拍反轉(zhuǎn)，單雙八拍正轉(zhuǎn)，單雙八拍反轉(zhuǎn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其設(shè)計(jì)原理框圖如圖3-1所示。 12MHz晶振不同頻率脈沖控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速單片機(jī)圖3.1 程序設(shè)計(jì)原理框圖由于所用的晶振為12MHz，以此作為步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號的話電機(jī)會(huì)出現(xiàn)失步甚至不能啟動(dòng)，且作為運(yùn)行的頻率也太高。因此首先對該晶振進(jìn)行分頻，得到頻率比較小的脈沖作為電機(jī)的步進(jìn)脈沖信號。經(jīng)驗(yàn)證，方波的頻率為1Hz500Hz時(shí)能很好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。通過分頻的信號疊加產(chǎn)生不同

23、頻率的脈沖，這些頻率（16HZ-500HZ）被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的定時(shí)器基值，然后以表的形式存儲(chǔ)在單片機(jī)程序存貯器中。通過按鍵查表更新定時(shí)器基值，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。3.2.1 雙四拍正轉(zhuǎn)雙四拍正轉(zhuǎn)運(yùn)行方式是ABBCCDDAAB。對應(yīng)的功能如表3.3所示。3.2.2 雙四拍反轉(zhuǎn) 雙四拍反轉(zhuǎn)運(yùn)行方式是ACCBBAAC。對應(yīng)的功能如表3.4所示。表3.1雙四拍正轉(zhuǎn)表 3.4 雙四拍反轉(zhuǎn)輸出代碼通電繞組P2口輸出00001001 AD 09H00001100 DC 0CH00000110CB06H00000011BA03H輸出代碼通電繞組P2口輸出00000011 AB 03H00000110 BC 06H

24、00001100CD0CH00001001DA09H3.2.3 單雙八拍正轉(zhuǎn)單雙八拍正轉(zhuǎn)運(yùn)行方式是AABBBCCCDDDAA。其功能如表3.5所示。3.2.4 單雙八拍反轉(zhuǎn) 單雙八拍反轉(zhuǎn)運(yùn)行方式是AACCCBBBAA。其功能如表3.6所示。表3.5 單雙八拍正轉(zhuǎn) 表3.6 單雙八拍反轉(zhuǎn)輸出代碼通電繞組P2口輸出00000001 A01H00000011 AB 03H00000010 B 02H00000110 BC03H00000100 C06H00001100 CD 0CH00001000D08H00001001 DA09H輸出代碼通電繞組P2口輸出00000001 A01H00001001

25、 AD 09H00001000 D 08H00001100 DC 0CH00000100 C 04H00000110 CB 06H00000010B02H00000011 BA03H3.3 程序流程圖開始初始化遙控程序手控鍵掃描?遙控鍵掃描?否否是是返回主程序流程圖手控程序中斷開始接收并對低電平脈沖計(jì)數(shù)按脈沖個(gè)數(shù)至對應(yīng)程序中斷返回低電平脈寬>2ms?高電平脈寬>3ms?NYNY遙控接收程序流程圖換拍鍵掃描手控開始換拍標(biāo)志=0？正反鍵掃描正反轉(zhuǎn)標(biāo)志1=0？顯示“44”正反轉(zhuǎn)標(biāo)志1=1？顯示“44-P”顯示“44-N”正反轉(zhuǎn)標(biāo)志1=2？正反鍵掃描正反轉(zhuǎn)標(biāo)志2=0？顯示“48”正反轉(zhuǎn)標(biāo)志

26、2=1？顯示“48-P”顯示“48-N”正反轉(zhuǎn)標(biāo)志2=2？YYYYNNNNYNYNN停止執(zhí)行鍵掃描加速鍵掃描減速鍵掃描電機(jī)狀態(tài)輸出停止執(zhí)行鍵掃描加速鍵掃描減速鍵掃描電機(jī)狀態(tài)輸出返 回Y手控程序開始初始化調(diào)用鍵掃描處理子程序掃鍵開始逐列掃描查鍵號按鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序鍵按下?返回NY發(fā)射開始裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(R1)發(fā)3ms脈沖停發(fā)1ms發(fā)1ms脈沖停發(fā)1ms（R1）1= 0 ?返回NY遙控發(fā)射程序流程圖 3.4 三相步進(jìn)電機(jī)程序清單三相步進(jìn)電機(jī)程序清單見附錄2。4.結(jié)束語控制器能完成以下功能：（1）通過調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出脈沖頻率控制電機(jī)加速和減速；（2）改變電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；（3）實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和紅外遙控控

27、制兩種控制方式；（4）顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和脈沖頻率；在軟硬件的結(jié)合下，控制器能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。主要采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。軟件方面采用匯編語言編程實(shí)現(xiàn)，并下載到自制的實(shí)驗(yàn)板上測試通過。參考文獻(xiàn)1 杜坤梅.電機(jī)控制技術(shù)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002年第二版2 美丹尼斯.克拉克，邁克爾.歐文斯，譯宗光華.張慧慧.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制M.北京：科學(xué)出版社，2004年第一版3 日船倉一郎，土屋堯，掘桂太郎，譯宗光華.楊洋.唐伯燕.機(jī)器人控制電子學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2004年第一版4美邁克.普瑞德科,譯 宗光華.李大寨.機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì)M.北京: 科學(xué)出版社，2004年第一版5 陳隆

28、昌.閻治安.劉新正.控制電機(jī)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000年第三版6 陳永甫.紅外探測與控制電路M.北京：人民郵電出版社，2004年第一版7 童詩白.華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2001年第三版 8張洪潤.馬平安.張亞凡.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京: 科學(xué)出版社，2002年第一附錄1 元器件清單名稱型號參數(shù)數(shù)量單片機(jī)AT89S52AT89S51各1數(shù)碼管四位一體共陰2鎖存器74HC3731發(fā)光二極管LED7二極管12三極管9013，90144，8紅外線發(fā)射管紅外LED1紅外線萬能接收頭1整流電橋WXDH2穩(wěn)壓管78052排阻10K2電阻若干晶振12M1下載口2電

29、源接口2電解電容100f470f14電容104300.1f30pf4 4插座單片機(jī)插座所存器插座40引腳，24引腳21按鍵電源按鍵普通按鍵224附錄2程序清單如下：;-;- 基于單片機(jī)AT89S52AT89S51的四相步進(jìn)電機(jī)控制程序 - ;- 作者： 凌鑫華 肖遠(yuǎn)青 譚輝;- 2004.3.23 -;- 第 53 頁 共 53 頁 ;偽定義TELECON0 EQU 08H ;遙控鍵1標(biāo)志 TELECON1 EQU 09H ;遙控鍵2標(biāo)志 TELECON2 EQ 10H ;遙控鍵3標(biāo)志 TELECON3 EQU 11H ;遙控鍵4標(biāo)志 TELECON4 EQU 12H ;遙控鍵5標(biāo)志 TELE

30、CON5 EQU 13H ;遙控鍵6標(biāo)志 B0 DATA 29H ;B0-B12均為計(jì)數(shù)單元B1 DATA 30HB2 DATA 31HB3 DATA 32HB4 DATA 33HB5 DATA 34HB6 DATA 35HB7 DATA 36HB8 DATA 37HB9 DATA 38HB10 DATA 39HB11 DATA 40HB12 DATA 41HLOCK DATA 42H ;數(shù)碼管位鎖單元FLAG1 DATA 43H;雙四拍顯示選擇標(biāo)志FLAG2 DATA 44H;單雙八拍顯示選擇標(biāo)志COUNT1 DATA 45H ;雙四拍查表計(jì)數(shù)COUNT2 DATA 46H ;單雙八拍查表計(jì)

31、數(shù)D1 DATA 47H;定時(shí)器計(jì)數(shù)基值高位存儲(chǔ)單元D2 DATA 48H ;定時(shí)器計(jì)數(shù)基值低位存儲(chǔ)單元CT1 DATA 49H ;調(diào)速計(jì)數(shù)高位 CT2 DATA 50H ;調(diào)速計(jì)數(shù)低位CT3 DATA 51H ;查表TABAL2計(jì)數(shù)CT4 DATA 52H ;查表TABAL3計(jì)數(shù)CT5 DATA 53H ;查表TABAL4計(jì)數(shù)CT6 DATA 54H ;查表TABAL5計(jì)數(shù) DISP0 DATA 55H ;頻率個(gè)位顯示DISP1 DATA 56H ;頻率十位顯示DISP2 DATA 57H ;頻率百位顯示 ORG 0000HLJMP START ;轉(zhuǎn)入主程序ORG 0003H ;外部中斷IN

32、T0入口地址RETI ;返回，不用ORG 000BH ;定時(shí)器T0入口地址LJMP INTT0 ;轉(zhuǎn)入T0中斷服務(wù)程序ORG 0013H ;外部中斷INT1入口地址LJMP INTEX1 ;轉(zhuǎn)入INT1中斷服務(wù)程序 ORG 001BH ;定時(shí)器TRETI ;不用，返回ORG 0023H ;轉(zhuǎn)入串行中斷服務(wù)程序RETI ;不用，返回;-;- 初始化程序 - CLEARANCE: MOV D1,#00BH ;定時(shí)器低位初值存儲(chǔ)單元初值 （-16HZ-） MOV D2,#0DCH ;定時(shí)器高位初值存儲(chǔ)單元初值 MOV FLAG1,#0H ;步進(jìn)電機(jī)雙四拍狀態(tài)顯示標(biāo)志清0 MOV FLAG2,#0H

33、;步進(jìn)電機(jī)單雙八拍狀態(tài)顯示標(biāo)志清0 MOV COUNT1,#4H ;步進(jìn)電機(jī)雙四拍查表計(jì)數(shù)初值 MOV COUNT2,#8H ;步進(jìn)電機(jī)單雙八拍查表計(jì)數(shù)初值 MOV CT1,#10H ;頻率低位存儲(chǔ)單元 （-16HZ-） MOV CT2,#00H ;頻率高位存儲(chǔ)單元 MOV CT3,#00H ;TABAL2查表計(jì)數(shù) MOV CT4,#00H ;TABAL3查表計(jì)數(shù) MOV CT5,#00H ;TABAL4查表計(jì)數(shù) MOV CT6,#00H ;TABAL5查表計(jì)數(shù) MOV DISP0,#0H ;頻率顯示個(gè)位 MOV DISP1,#0H ;頻率顯示十位 MOV DISP2,#0H ;頻率顯示百位

34、MOV P1,#0H ;電機(jī)輸出口P1清0 CLR 00H ;換拍標(biāo)志清0 CLR 01H ;啟動(dòng)與停止標(biāo)志清0 MOV 21H,#00H ;遙控鍵各標(biāo)志清0 MOV SP,#70H ;堆棧指向70H MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器T0 -1方式 MOV TL0,D2 ;定時(shí)器低位給定初值 MOV TH0,D1 ;定時(shí)器高位給定初值 MOV IP,#4H ;外部中斷1高優(yōu)先級 MOV TCON,#5H ;外部中斷1低準(zhǔn)電平觸發(fā) SETB EA ;開總中斷 SETB EX1 ;開外部中斷 CLR ET0 ;禁止定時(shí)器中斷 CLR TR0 RET;-;- 程序開始 - START: TELE

35、CON:LJMP TELECONTROL ;轉(zhuǎn)入遙控程序 HANDCON:LJMP HANDCONTROL ;轉(zhuǎn)入手控程序 HANDCONTROL: LCALL CLEARANCE ;調(diào)用初始化程序 SETB TELECON4 ;手控標(biāo)志置1MAIN1:JB TELECON4,HAND LJMP TELECON ;手控標(biāo)志不為轉(zhuǎn)入遙控程序 HAND:JB 01H,L0 LCALL KEY1_SCAN ;電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)不掃描 L0:JNB 00H,L1 ;轉(zhuǎn)入雙四拍 LJMP L2 ;轉(zhuǎn)入單雙八拍 L1:MOV FLAG2,#0H JB 01H,L10 LCALL KEY2_SCAN ;電機(jī)運(yùn)行

36、狀態(tài)時(shí)不掃描 L10:MOV R7,FLAG1 CJNE R7,#0,L11 LCALL MOTOR33 ;步進(jìn)電機(jī)雙四拍狀態(tài)顯示標(biāo)志為0時(shí)顯示“44” LJMP MAIN1 L11:CJNE R7,#1H,L12 LCALL KEY4_SCAN ;停止啟動(dòng)鍵掃描 LCALL M33_P ;步進(jìn)電機(jī)雙四拍狀態(tài)顯示標(biāo)志為1時(shí)顯示"44-P" LCALL HZ_DISP ;頻率顯示 JB 01H,L110 LCALL KEY5_SCAN ;電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)不進(jìn)行單步掃描 L110:LCALL KEY6_SCAN ;加速掃描 LCALL KEY7_SCAN ;減速掃描 LCALL

37、STATE1 ;雙四拍正轉(zhuǎn) LJMP MAIN1 L12:LCALL KEY4_SCAN LCALL M33_N ;步進(jìn)電機(jī)雙四拍狀態(tài)顯示標(biāo)志為2時(shí)顯示"44-N" LCALL HZ_DISP JB 01H,L120 LCALL KEY5_SCAN L120:LCALL KEY6_SCAN LCALL KEY7_SCAN LCALL STATE2 ;雙四拍反轉(zhuǎn) LJMP MAIN1 L2:MOV FLAG1,#0H JB 01H,L20 ACALL KEY3_SCAN L20:MOV R7,FLAG2 CJNE R7,#0,L21 LCALL MOTOR36 LJMP MA

38、IN1 L21:CJNE R7,#1H,L22 LCALL KEY4_SCAN LCALL M36_P LCALL HZ_DISP JB 01H,L210 LCALL KEY5_SCANL210:LCALL KEY6_SCAN LCALL KEY7_SCAN LCALL STATE3 LJMP MAIN1 L22:LCALL KEY4_SCAN LCALL M36_N LCALL HZ_DISP JB 01H,L220 LCALL KEY5_SCANL220:LCALL KEY6_SCAN LCALL KEY7_SCAN LCALL STATE4 LJMP MAIN1TELECONTROL: LCALL CLEARANCE SETB