內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題目基于AT89C51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)自動化班級自動化063班指導(dǎo)教師基于AT89C51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)摘要步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，它能按照控制脈沖的要求，迅速起動，制動，正反轉(zhuǎn)和調(diào)速。具有步距角精度高，停止時能自鎖等特點，因此步進(jìn)電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中，特別是在開環(huán)的控制系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。本文以單片機(jī)和環(huán)形脈沖分配器為核心設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，通過軟硬件的設(shè)計調(diào)試，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)能根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行自動加減速控制，使控制系統(tǒng)以最短的時間到達(dá)控制終點，而又不發(fā)生失步的現(xiàn)象；同時它能準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，啟動和停止。硬件是以AT89C51單片機(jī)為核心的控制電路，主要包括環(huán)形脈沖分配器、鍵盤顯示電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路等。軟件部分采用C語言編程，主要包括鍵盤顯示程序、步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速程序、停止判斷程序等。關(guān)鍵詞步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)；調(diào)速；單片機(jī)目錄摘要I第一章引言111課題提出的背景和研究意義112課題的主要研究內(nèi)容213本章小結(jié)2第二章步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計321步進(jìn)電機(jī)的原理3211三相單三拍通電方式3212三相雙三拍通電方式5213三相六拍通電方式622環(huán)形脈沖分配器823續(xù)流電路12231二極管續(xù)流13232二極管電阻續(xù)流1424步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路1525步進(jìn)電機(jī)的變速控制17251變速控制的方法1926步進(jìn)電機(jī)在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用2027本章小結(jié)22第三章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2331硬件系統(tǒng)設(shè)計原則2332控制系統(tǒng)組成2333主要元件的選擇24331單片機(jī)的選擇24332EPROM的選擇25333可逆計數(shù)器的選擇2734控制系統(tǒng)接口電路的設(shè)計27341環(huán)形脈沖分配器設(shè)計27342顯示電路設(shè)計29343外部復(fù)位電路設(shè)計3035控制系統(tǒng)整體電路設(shè)計3136本章小結(jié)31第四章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3241軟件系統(tǒng)設(shè)計原則3242步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)功能設(shè)計3243主程序設(shè)計33431主程序工作過程33432主程序工作流程圖34433定時器T0中斷程序流程圖3444PROTEUS仿真3745顯示程序設(shè)計3946鍵盤程序設(shè)計3947調(diào)速程序設(shè)計4147120BY步進(jìn)電機(jī)參數(shù)41472步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系4148本章小結(jié)42第五章結(jié)束語43參考文獻(xiàn)44附錄46附錄A系統(tǒng)程序（C）46附錄B20BY步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系表59附錄C控制系統(tǒng)電路圖62致謝63第一章引言11課題提出的背景和研究意義由于步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器或速度傳感器就可以實現(xiàn)定位，即使在開環(huán)狀態(tài)下它的控制效果也是令人非常滿意的，這有利于裝置或設(shè)備的小型化和低成本，因此步進(jìn)電機(jī)在計算機(jī)外圍設(shè)備、數(shù)控機(jī)床和自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。對于一個步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)而言，總希望它能以最短的時間到達(dá)控制終點。因此要求步進(jìn)電機(jī)的速度盡可能地快，但如果速度太快，則可能發(fā)生失步。此外，一般步進(jìn)電機(jī)對空載最高啟動頻率都是有所限制的。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載時，它的啟動頻率要低于最高空載啟動頻率。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性可知，啟動頻率越高，啟動轉(zhuǎn)矩越小，帶負(fù)載的能力越差。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動頻率。由此可見，一個靜止的步進(jìn)電機(jī)不可能一下子穩(wěn)定到較高的工作頻率，必須在啟動時有一個加速的過程。從高速運(yùn)行到停止也應(yīng)該有一個減速的過程，防止步進(jìn)電機(jī)因為系統(tǒng)慣性的原因，而發(fā)生沖過終點的現(xiàn)象。為此本文以單片機(jī)作為控制核心，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動加減速控制，使系統(tǒng)以最短的時間到達(dá)控制終點，而又不發(fā)生失步的現(xiàn)象。因為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于控制脈沖的頻率，所以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實質(zhì)上是調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出的脈沖頻率【1】。由于步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動特性受電壓波動和負(fù)載變化的影響小，方向和轉(zhuǎn)角控制簡單，并且步進(jìn)電機(jī)能直接接收數(shù)字量的控制，非常適合采用微機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)工作時，失步或者過沖都會直接影響其控制精度。研究步進(jìn)電機(jī)的加減速控制，可以提高步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)速度、平穩(wěn)性和定位精度等性能，從而決定了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能。12課題的主要研究內(nèi)容1、步進(jìn)電機(jī)的工作原理通過查閱文獻(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的單拍運(yùn)行、雙拍運(yùn)行、單雙拍運(yùn)行等各種運(yùn)行方式進(jìn)行研究，深入了解各種運(yùn)行方式的特點和對步進(jìn)電機(jī)控制性能的影響。2、環(huán)形脈沖分配器的設(shè)計研究環(huán)形脈沖分配器的作用和構(gòu)成，并設(shè)計出可靠、靈活的環(huán)形脈沖分配器電路。3、步進(jìn)電機(jī)的續(xù)流電路根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的控制特點，分析續(xù)流電路對步進(jìn)電機(jī)控制性能的影響，并設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的續(xù)流電路。4、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的原理和控制特點，對步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行分析和設(shè)計。5、程序的調(diào)試及修改用KEIL軟件進(jìn)行編程和調(diào)試，并且在PROTEUS環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)仿真。13本章小結(jié)本章首先介紹了課題研究的背景，提出設(shè)計的思路。其次介紹了課題研究的目的和意義，最后介紹了課題的主要研究內(nèi)容。第二章步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計21步進(jìn)電機(jī)的原理反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理是與反應(yīng)式同步電機(jī)一樣，也是利用轉(zhuǎn)子橫軸磁阻與直軸磁阻之差所引起的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動，如圖21所示是一臺反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理，定子鐵心為凸極式，共有三相，六個磁極，不帶小齒，磁極上裝有控制繞組，相對的兩個磁極串聯(lián)連接，組成一相控制繞組。轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成，也是凸極結(jié)構(gòu)，只有兩個齒，齒寬等于定子的極靴寬【2】。211三相單三拍通電方式這是步進(jìn)電機(jī)的一種最簡單的工作方式，所謂“三相”，即三相步進(jìn)電機(jī)，具有三相定子繞組；“單”指每次只有一相繞組通電；“三拍”指三次換接為一個循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次情況。當(dāng)A相繞組通電如圖21A所示，而B相和C相不通電時，A相的兩個磁極被勵磁，一個呈N極另一個呈S極，由于磁場對轉(zhuǎn)子鐵心的電磁吸力，使轉(zhuǎn)子軸線對準(zhǔn)A相磁極的軸線。這種現(xiàn)象也可以這樣來理解，A相通電時，轉(zhuǎn)子對定子的相對位置不同，則磁路的磁阻也不同，使A相磁路的磁阻為最少的轉(zhuǎn)子位置，就是該時的穩(wěn)定平衡位置，即轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在轉(zhuǎn)子軸線和A相磁極軸線相重合的位置。同樣道理，當(dāng)A相斷開，接通B相時，如圖21B所示，B相磁極對轉(zhuǎn)子的電磁力將使轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過60，達(dá)到轉(zhuǎn)子軸線和B相磁極軸線相重合的位置，即轉(zhuǎn)子走過一步，然后B相電源斷開，同時接通C相如圖21C所示，同理將使轉(zhuǎn)子按順時針方向再走一步。如此按ABCA的順序使三相繞組輪流通電，則轉(zhuǎn)子依順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動。如果改變?nèi)嗬@組的通電順序為ACBA顯然步進(jìn)電機(jī)將按逆時針方向轉(zhuǎn)動。上述三相三拍運(yùn)行，表示三種通電狀態(tài)為一個循環(huán)，即三次通電狀態(tài)改變后，又恢復(fù)到起始狀態(tài)，一拍對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，通常用S表示，圖21中轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過的步距角為60。（A）A相通電（B）B相通電（C）C相通電圖21三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理如果將上圖的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子制成四極（或稱為四個齒）結(jié)構(gòu)，如圖22所示，則按三相單三拍運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子的步距角也將發(fā)生變化。當(dāng)A相通電時如圖22A所示，轉(zhuǎn)子齒1、3對準(zhǔn)A相磁極軸線重合，當(dāng)B相通電時如圖22B所示，轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)過30，穩(wěn)定在轉(zhuǎn)子齒2、4對準(zhǔn)B相磁極軸線的位置，當(dāng)C相通電時如圖22C所示，轉(zhuǎn)子又將逆時針方向轉(zhuǎn)動30，轉(zhuǎn)子齒1、3對準(zhǔn)C相磁極軸線的位置，由此可見，每通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度為30即每步轉(zhuǎn)過的步距角為30。AA相通電BB相通電CC相通電圖22轉(zhuǎn)子為四極的三相步進(jìn)電機(jī)212三相雙三拍通電方式如果將步進(jìn)電機(jī)的控制繞組的通電方式改為ABBCCAAB或ACCBBCCA。這種通電方式每拍同時有兩相繞組通電，三拍為一循環(huán)，如圖23所示，轉(zhuǎn)子為四極的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。圖23A為AB相同時通電的情況，圖23B為BC相通電的情況，可見轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過的角度為30與單三拍運(yùn)行方式相同，但其中有一點不同，即在雙三拍運(yùn)行時，每拍使步進(jìn)電機(jī)從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)時，總有一相繞組保持通電。例如由AB相通電變?yōu)锽C相通電時，B相保持繼續(xù)通電狀態(tài)，C相磁極力圖使轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，而B相磁極卻起阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用，即起到一定的電磁阻尼作用，所以步進(jìn)電機(jī)工作比較平穩(wěn)，三相單三拍運(yùn)行時，由于沒有這種阻尼用，所以轉(zhuǎn)子到達(dá)新的平衡位置后會產(chǎn)生振蕩，穩(wěn)定性能遠(yuǎn)不如雙三拍運(yùn)行方式。AAB相通電BBC相通電圖23三相雙三拍運(yùn)行方式213三相六拍通電方式這是一種將一相通電和兩相通電結(jié)合起來的運(yùn)行方式，其具體通電方式為AABBBCCCAA或AACCBBBAA，即一相通電和兩相通電間隔輪流進(jìn)行，六種不同的通電狀態(tài)組成一個循環(huán)，這時步進(jìn)電機(jī)的工作情況如圖24所示，圖24A為A相通電時的情況，轉(zhuǎn)子齒1、3磁軸與A相磁極軸線重合，當(dāng)通電狀態(tài)由A轉(zhuǎn)為AB時，步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)如圖24B所示，轉(zhuǎn)子齒1、3磁極離開A相磁極軸線，即轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)過15。通電方式由AB轉(zhuǎn)為B時，步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)如圖24C所示，轉(zhuǎn)子齒2、4磁極軸線和B相磁極軸線相重合，或轉(zhuǎn)子齒1、3磁極軸線離開A相磁極軸線30角，即轉(zhuǎn)子又逆時針方向運(yùn)行了一步，相應(yīng)的角度為15如此類推，可見步進(jìn)電機(jī)每走一步，將轉(zhuǎn)過15，恰好為三相單拍或雙三拍通電方式的一半。六拍運(yùn)行方式與雙三拍相同，由一個通電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪煌姞顟B(tài)時，也總有一相繼續(xù)保持通電，同樣具有電磁阻尼作用，工作也比較平穩(wěn)。AA相通電BAB相通電CB相通電DBC相通電圖24三相六拍通電方式通過分析可知一臺步進(jìn)電機(jī)可以有不同的通電方式，即可以有不同的拍數(shù)。拍數(shù)不同時，其對應(yīng)的步距角大小也不同，拍數(shù)多則步距角小。通電相數(shù)不同也會帶來不同的工作性能。此外，也可以看到同一種通電方式，對于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)不同的步進(jìn)電機(jī)，也會有不同的步距角。步距角S可由式11求得【3】S360/MKZR11式中M控制繞組相數(shù)；ZR轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K與通電方式有關(guān)的狀態(tài)系數(shù)，當(dāng)通電方式為單拍，即拍數(shù)與相數(shù)相同，K1；為雙拍時，即拍數(shù)為相數(shù)的兩倍時，K2。22環(huán)形脈沖分配器要使步進(jìn)電機(jī)正常工作，必須按照該種步進(jìn)電機(jī)的勵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表所規(guī)定的狀態(tài)和次序依次對各相繞組進(jìn)行通電和斷電控制。環(huán)形分配器的主要功能是把單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號按一定的規(guī)律分配給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，控制繞組的導(dǎo)通和截止。同時步進(jìn)電機(jī)有正反轉(zhuǎn)的要求，所以環(huán)形脈沖分配器的輸出既有周期性又有可逆性?？梢哉f環(huán)形脈沖分配器是一種特殊的可逆循環(huán)計數(shù)器，但它輸出的不是一般的編碼，而是步進(jìn)電機(jī)勵磁狀態(tài)所要求的特殊編碼【4】。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中，控制器與驅(qū)動器之間連接方式可分為串行控制和并行控制。串行控制時，控制器輸出脈沖信號和方向電平，環(huán)形脈沖分配器把它轉(zhuǎn)換成并行的驅(qū)動信號，再控制繞組的導(dǎo)通和截止。控制脈沖信號的有無就能控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行和停止，脈沖信號的頻率決定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度，方向電平控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。并行控制時，控制器直接輸出各相繞組的導(dǎo)通和截止信號，此時環(huán)形脈沖分配器在控制器中，由軟件來代替環(huán)形脈沖分配器的功能，不管是串行控制還是并行控制必須有環(huán)形脈沖分配器這個環(huán)節(jié)。步進(jìn)電機(jī)按類型、相數(shù)來劃分種類繁多，不同種類、不同相數(shù)、不同分配方式都必須有不同的環(huán)形脈沖分配器，因此所需要的環(huán)形脈沖分配器的類型是很多的。如果全部用硬件來搭成，結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，不能滿足步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的需要，為此提出一種用EPROM搭建的環(huán)形分配器，以滿足不同的要求。EPROM存儲器是一種紫外線擦除的可編程只讀存儲器，存儲器的內(nèi)容可以由使用者自己編程，且可以用紫外線照射后重新使用。用EPROM可以搭建成各種環(huán)形脈沖分配器。其基本思想是首先確定步進(jìn)電機(jī)勵磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，再以二進(jìn)制碼的形式存入EPROM存儲器中，只要按照地址的正向或反向順序依次取出地址的內(nèi)容，那么存儲器輸出的就是各相繞組的勵磁狀態(tài)，用EPROM搭建的環(huán)形脈沖分配器的原理框圖如圖25所示，它由兩部分組成。前面是一個可逆的循環(huán)計數(shù)器，計數(shù)脈沖的有無控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行與停止，計數(shù)器加減控制端控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如果低電平時計數(shù)器加計數(shù)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果高電平時計數(shù)器減計數(shù)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。計數(shù)器的計數(shù)長度應(yīng)等于步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一個周期的拍數(shù)或拍數(shù)的整數(shù)倍，計數(shù)器的輸出端接到EPROM的地址線上，并且使EPROM總是處于讀出的狀態(tài)，這樣計數(shù)器的每個計數(shù)狀態(tài)都對應(yīng)存儲器的一個地址，存儲器的輸出端就對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的一種勵磁狀態(tài)。簡單的說存儲器存入的是一個環(huán)形脈沖分配器的狀態(tài)輸出表，計數(shù)器每輸入一個脈沖，計數(shù)器計一個數(shù)，這個數(shù)值就會選通存儲器的一個地址，存儲器就輸出一個數(shù)據(jù)，即步進(jìn)電機(jī)的一個勵磁狀態(tài)。如果計數(shù)器做加計數(shù)，則存儲器按地址遞增的方向依次讀取狀態(tài)表的內(nèi)容，相反，計數(shù)器做減計數(shù)，則存儲器按地址遞減方向依次取出狀態(tài)表的內(nèi)容，從而控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖25含有EPROM環(huán)形脈沖分配器用EPROM設(shè)計環(huán)形脈沖分配器，具有如下的特點1、線路簡單。由可逆循環(huán)計數(shù)器和存儲器兩部分組成，計數(shù)器可以用現(xiàn)有的器件實現(xiàn)，計數(shù)長度可以用簡單的外圍電路實現(xiàn)。對EPROM存儲器的主要工作是編程，存儲狀態(tài)表，所以工作量小。2、一種線路可以實現(xiàn)多種勵磁狀態(tài)方式的分配，只要在不同的地址區(qū)域存儲不同的狀態(tài)表，除軟件工作之外，硬件無需改動。3、可排除非法狀態(tài)。驅(qū)動電路輸入非法狀態(tài)可能會損壞驅(qū)動電路。存儲器中存儲的內(nèi)容，除了在選通的地址存儲所需的狀態(tài)表之外，其他沒用的地址都存儲各相截止的信號。因此即使有非法的地址輸入，輸出端輸出的都是截止的信號，可以保護(hù)驅(qū)動器不受損壞。由于勵磁狀態(tài)是按運(yùn)行拍數(shù)循環(huán)的，所以存儲器輸出的狀態(tài)也必須按拍數(shù)循環(huán)出現(xiàn)，這就要求計數(shù)器是可逆計數(shù)器，同時計數(shù)長度是運(yùn)行循環(huán)拍數(shù)的整數(shù)倍。實際上，使用RPROM設(shè)計的環(huán)形脈沖器是一種軟硬件結(jié)合的技術(shù)，通過軟件的編程可以實現(xiàn)不同勵磁方式的輸出。由上可見，這種方法適用于控制任意類型的步進(jìn)電機(jī)。對于不同的步進(jìn)電機(jī)及不同的勵磁方式，只需改變存儲的狀態(tài)表，硬件不需要做任何的變化。跟軟件的方法相比，需要增加硬件的成本，但軟件簡單，速度快，少占用CPU的時間，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。軟件方法的優(yōu)點是節(jié)省硬件，降低系統(tǒng)的成本，且更改靈活，有利于系統(tǒng)的小型化，其主要的缺點是占用CPU時間較多，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。圖26環(huán)形脈沖分配器電路由EPROM與可逆計數(shù)器構(gòu)成的環(huán)形脈沖分配器如圖26所示，計數(shù)器選用74LS191，74LS191是四位二進(jìn)制進(jìn)制可逆計數(shù)器，時鐘脈沖從CP端輸入，計數(shù)器的輸出QAQD直接接到EPROM的低四位地址線A0A3，這樣可以選通2716的十六個地址（00H0FH）。74LS191第五腳為加減法輸入控制端，該輸入端作為方向輸入的控制信號，當(dāng)?shù)碗娖綍r做加法計數(shù)，為正轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)為高電平時做減法計數(shù)，為反轉(zhuǎn)狀態(tài)。74LS191數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D各管腳接地，11腳是置數(shù)端，當(dāng)它為高電平時74LS191為計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)它為低電平時，計數(shù)器停止計數(shù)，把數(shù)據(jù)端的內(nèi)容（ABCD）裝入計數(shù)器。2716的管腳OE和CE分別為輸出允許和片選端，使它接地讓它一直處于選通狀態(tài)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。因此本文選擇步進(jìn)電機(jī)八拍的工作方式。EPROM的存儲內(nèi)容如表21所示。表21四相步進(jìn)電機(jī)八拍工作方式存儲狀態(tài)表地址內(nèi)容DCBA勵磁狀態(tài)00H01H0001A01H03H0011AB02H02H0010B03H06H0110BC04H04H0100C05H0CH1100CD06H08H1000D07H09H1001DA08H01H0001A23續(xù)流電路步進(jìn)電機(jī)的控制性能，與各相繞組導(dǎo)通和截止時電流的增加和衰減速度有關(guān)，對于加速度大、或者運(yùn)行速度高的步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)換速度增加時，由于繞組電感的作用，電流經(jīng)常不能立即升到額定值，同樣在繞組斷電時，電流也不能立即衰減到零。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)下一相導(dǎo)通時，斷電相繞組中的衰減電流對步進(jìn)電機(jī)起制動作用。如圖27所示為一相勵磁時的等效電路。L為繞組電感，R為串聯(lián)回路的總電阻，E為反電動勢。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為鎖定狀態(tài)時，忽略T管的壓降，則繞組的電流為U/R。如果T斷電，繞組中磁場能量將極力保持原有電流的方向。晶體管上的管壓降將隨LDI/DT正比的增加，這個峰值電壓的大小可能會超過一個晶體管的最大耐壓U，造成晶體管損壞。常用的步進(jìn)電機(jī)可以很容易產(chǎn)生數(shù)值比步進(jìn)電機(jī)外加電壓大的峰值電感電動勢。這個電感電動勢必須控制在晶體管安全運(yùn)行區(qū)域內(nèi)。所以驅(qū)動電路除了對步進(jìn)電機(jī)繞組提供導(dǎo)通回路外，還必須提供一個繞組斷電時的續(xù)流回路，其作用是既要保證電流的泄放的速度，同時又要抑制電感電勢，保護(hù)晶體管不受感應(yīng)電動勢峰值的沖擊。圖27一相勵磁電路231二極管續(xù)流抑制電勢的最簡單的形式是用二極管跨接步進(jìn)電機(jī)繞組的兩端，如圖28所示。在繞組導(dǎo)通期間，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)繞組斷電時，繞組電勢極性反向，二極管處于正向?qū)ǖ臓顟B(tài)，為電流提供一個續(xù)流回路，二極管把功放管的集射極電壓鉗位到電源電壓U。當(dāng)一相繞組斷電時，存儲在繞組中的能量必須消耗在電路的電阻R中，該電阻包括繞組電阻，串聯(lián)電阻和二極管正向?qū)娮瑁p時間常數(shù)為L/R。在低速時，斷電相電流衰減緩慢是允許的，但高速時，就會影響步進(jìn)電機(jī)的控制性能。圖28二極管泄放電路圖29負(fù)載曲線232二極管電阻續(xù)流要求高速或變速運(yùn)行時，斷電繞組的能量必須盡快消耗，這可以通過增加一個與二極管串聯(lián)的電阻RS，以減少泄放回路的時間常數(shù)，此時斷電回路的時間常數(shù)為L/RRS。RS的最大值取決于集射極間的擊穿電壓UCER。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)截止時，若通過二極管的初始電流為額定電流IN，即INU/R則晶體管集射極間的壓降為UCEURSINU（1RS/R）這樣為使UCE/包含頭文件REG52HUNSIGNEDCHARCODETABLE0X3F,0X06,0X5B,0X4F,/段碼0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71/轉(zhuǎn)速表步距角為18晶振為12M/UNSIGNEDINTCODESPEED5536,7844,9980,11965,13812,15536,17149,18861,20081,21418,22679,/2535R/MIN23869,24995,26062,27074,28036,28951,29822,30652,31445,32203,/3645R/MIN32927,33621,34286,34924,35536,36124,36690,37234,37758,38263,/4655R/MIN38750,39220,39674,40112,40536,40946,41342,41726,42099,42549,/5665R/MIN42809,43148,43477,43797,44107,44409,44703,44988,45266,45536,/6675R/MIN45799,46055,46305,46549,46786,47017,47243,47464,47679,47889,/7685R/MIN48094,48295,48491,48682,48869,49052,49232,49407,49579,49747,/8695R/MIN49911,50072,50230,50384/9699R/MINBITSTATE/停止啟動標(biāo)志位BITREST/復(fù)位標(biāo)志位SBITCLKP00/脈沖信號輸出SBITZFP01/正反轉(zhuǎn)控制信號SBITLED1P20/正轉(zhuǎn)指示燈SBITLED2P21/反轉(zhuǎn)指示燈SBITLED3P22/停止指示燈SBITLED4P23/啟動指示燈SBITLED5P24/連續(xù)運(yùn)行指示燈SBITLED6P25/單步運(yùn)行指示燈UNSIGNEDCHARDISPBUF0,0,0,0/顯示緩沖區(qū)UNSIGNEDCHARKEYUNSIGNEDCHARKEYCOUNT/記錄數(shù)字按鍵的次數(shù)UNSIGNEDCHARCOUNT,COUNT1/周期記錄UNSIGNEDCHARSPEEDFLAG/速度控制UNSIGNEDCHARSPEEDTEMP/位交換函數(shù)/用于從鍵盤輸入步數(shù)時，每輸入一個數(shù)就將高低位進(jìn)行交換并送入顯示緩區(qū)VOIDCHANGEUNSIGNEDCHARP,UNSIGNEDCHARCOUNTWHILECOUNT0PCOUNTPCOUNT1COUNT/XMS延時函數(shù)/用與產(chǎn)生任意MS延時時間VOIDDELAYUNSIGNEDINTMSUNSIGNEDINTI,JFORJ0J0/調(diào)速函數(shù)/功能根據(jù)輸入的步數(shù)是否大于100，再確定是否需要進(jìn)行調(diào)速，若步數(shù)大/于100，則加速，當(dāng)步數(shù)小于100后就減速；當(dāng)輸入步數(shù)小于100，則以最低/設(shè)定的最低速度運(yùn)行VOIDCHANGESPEEDVOIDIFDISPBUF30/步數(shù)小于100減速ELSESPEEDFLAG/步數(shù)大于100加速SPEEDRANGE/判斷是否超出調(diào)速范圍/步數(shù)減一函數(shù)/VOIDSTEPDECVOIDIFDISPBUF00IFDISPBUF10|DISPBUF20|DISPBUF30DISPBUF09IFDISPBUF10IFDISPBUF20|DISPBUF30DISPBUF19IFDISPBUF20IFDISPBUF30DISPBUF29IFDISPBUF30DISPBUF3DISPBUF31ELSEDISPBUF2DISPBUF21ELSEDISPBUF1DISPBUF11ELSEDISPBUF0DISPBUF01DISPLAY/停止判斷函數(shù),判斷步數(shù)是否為0/VOIDSTOPVOIDIFDISPBUF30/判斷千位是否為0IFDISPBUF20/判斷百位是否為0IFDISPBUF10/判斷十位是否為0IFDISPBUF00/判斷個位是否為0TR00/定時器T0停止計數(shù)STATE0/停止標(biāo)志位KEYCOUNT0/停止后允許輸入步數(shù)/主函數(shù)/VOIDMAINVOIDINIT/調(diào)用初始化函數(shù)WHILE1KEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)IFREST1/判斷是否復(fù)位INITIFSTATE1/判斷是否啟動TR01/啟動定時器T0LED41/亮啟動指示燈LED30/滅停止指示燈ELSETR00/定時器T0停止計數(shù)LED31/亮停止指示燈LED40/滅啟動指示燈/定時器T0啟動中斷函數(shù)/VOIDT0VOIDINTERRUPT1SPEEDTEMPSPEEDFLAG25TH0SPEEDSPEEDTEMP/256TL0SPEEDSPEEDTEMP256COUNT1CLKCLKCOUNTIFCOUNT2/一個周期走一步COUNT0STEPDEC/調(diào)用步數(shù)減一函數(shù)STOP/調(diào)用停止判斷函數(shù)CHANGESPEED/調(diào)用調(diào)速函數(shù)附錄B20BY步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系表轉(zhuǎn)速R/MIN周期TUS定時器計算初值（65536T/2）定時初值四舍五入2512000055365536261153846154784369230878442711111111119980444444998028107142857111964571431196529103448275913811862071381230100000155361553631967741935517148903231714932937501866118661339090909091200814545520081348823529412214183529421418358571428571226788571422679368333333333238693333323869378108108108249954594624995387894736842260623157926062397692307692270744615427074407500028036280364173170731712895063415289514271428571432982171429298224369767441863065227907306524468181818183144509091314454566666666673220266667322034665217391332927304353292747638297872333621106383362148625003428634286496122448983492375513492450600003553635536515882352941361242352936124525769230769366898461536690535660377358372341132137234545555555556377582222237758555454545455382632727338263565357142857387502857138750575263157895392202105339220585172413793396739310339674595084745763401122711940112605000040536405366149180327874094583607409466248387096774134245161413426347619047624172647619417266446875420985420996546153