紡織設(shè)備步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　紡織設(shè)備步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　Stepping motor driver circuit design of Textile equipment</p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　學(xué)生專業(yè) 機(jī)械

2、電子工程 班級(jí) 機(jī)電1 </p><p>　　二級(jí)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　2012年5月</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先誠(chéng)摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師xx老師，從確定課題，論文寫(xiě)作，修改定稿的過(guò)程

3、，自始至終，老師都投入大量的精力。他多次詢問(wèn)有關(guān)寫(xiě)作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，幫助我探索新思路，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，以慷慨和仁慈的心，積極樂(lè)觀的生活態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)，一絲不茍的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新，銳意進(jìn)取精神，為我樹(shù)立一個(gè)終生的學(xué)習(xí)榜樣，他的教誨和鼓勵(lì)，激勵(lì)我在學(xué)習(xí)和生活的道路發(fā)奮圖強(qiáng)，勇于創(chuàng)新。他淵博的知識(shí)，廣闊的視野和敏銳的思維深深的啟發(fā)了我。在此真摯的感謝吳善強(qiáng)老師。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我要感謝許多讓我分

4、享他們寶貴經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的老師，教會(huì)我正確的思考方式。同時(shí),也要感謝在論文寫(xiě)作過(guò)程中，幫助過(guò)我、并且共同奮斗四年的大學(xué)同學(xué)們，能夠順利完成論文，離不開(kāi)他們的幫助，在此表示最深的謝意。</p><p>　　紡織設(shè)備步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：傳統(tǒng)的紡織機(jī)械都是人工操作，需要大量的勞動(dòng)力，隨著社會(huì)的發(fā)展，紡織機(jī)械也越來(lái)越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，現(xiàn)在紡織設(shè)備中都大量的應(yīng)用步進(jìn)電

5、機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)代替人工操作，并且提高了生產(chǎn)效率。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是針對(duì)紡織設(shè)備中的所用的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)使其實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)并且能夠細(xì)分。本文的主要內(nèi)容是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的理論資料的閱讀和一些軟件的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。應(yīng)用Protel 99 se軟件設(shè)計(jì)原理圖以及PCB圖，應(yīng)用Keil C單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制以及轉(zhuǎn)速的控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī),驅(qū)動(dòng)

6、電路，原理圖，編程。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM383.6</p><p>　　Stepping motor driver circuit design of Textile equipment</p><p>　　Abstract: The traditional textile machinery is a manual operation, req

7、uires a large amount of labor force, with the development of society, more and more developed textile machinery, automation degree is more and more high, now is widely used in textile machines stepping motor, thus realiz

8、ing instead of manual operation, and improve the production efficiency. This graduation design is for the textile equipment used in the stepper motor drive is designed to achieve positive and subdivision.</p><

9、p>　　The main content of this article is through the stepping motor driving circuit design theory of data reading and some software applications, in order to design stepper motor drive circuit design, as well as for mo

10、tor control. Application of Protel99 SE software design schematic and PCB map, application of Keil C programming on the motor positive inversion control and speed control.</p><p>　　Key word: Stepping motor,

11、Driving circuit, Principle diagram, Programming.</p><p>　　Classification: TM383.6目 次</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1. 緒論1<

12、/b></p><p><b>　　1.1 背景1</b></p><p><b>　　1.2 引言1</b></p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的研究概況2</p><p>　　2.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制選型4</p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介及選型4&

13、lt;/p><p>　　2.1.1 步進(jìn)電機(jī)的概念、工作原理及分類4</p><p>　　2.1.2 本次設(shè)計(jì)選用步進(jìn)電機(jī)5</p><p>　　2.2 常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案及本次設(shè)計(jì)選型5</p><p>　　2.2.1常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案5</p><p>　　2.2.2 本次設(shè)計(jì)控制方案的選型6<

14、/p><p>　　2.3 STC 12C5A60S2單片機(jī)選型6</p><p>　　2.3.1 STC 12C5A60S2簡(jiǎn)介6</p><p>　　2.3.2 STC 12C5A60S2具體的優(yōu)勢(shì)7</p><p>　　2.4 TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片選型8</p><p>　　2.4.1 TB6560AHQ

15、簡(jiǎn)介8</p><p>　　2.4.2 TB6560AHQ在具體應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)10</p><p>　　3.控制系統(tǒng)整體軟硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 系統(tǒng)原理圖12</p><p>　　3.2 電源設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3 單片機(jī)在本次設(shè)計(jì)的功用13</p><

16、p>　　3.4 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5 方向和細(xì)分控制設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.6 PCB繪制15</p><p>　　3.7 軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.7.1 程序流程圖16</p><p>　　3.7.2 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)17</p>&l

17、t;p>　　3.7.3 步進(jìn)電機(jī)加減速程序設(shè)計(jì)18</p><p><b>　　4. 總結(jié)20</b></p><p>　　4.1 論文工作總結(jié)20</p><p>　　4.2 對(duì)后續(xù)工作的展望20</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p&

18、gt;<b>　　附錄A22</b></p><p><b>　　附錄B23</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p><b>　　1.1 背景</b></p><p>　　紡織生產(chǎn)技術(shù)有著悠久的歷史，其發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了手工

19、織布、手工急切織布、普通機(jī)器織造、自動(dòng)織機(jī)織造以及無(wú)梭織機(jī)織造這五個(gè)階段！在手工織布階段，人們用簡(jiǎn)單的工具，將經(jīng)、緯紗交織成織物，所有動(dòng)作都是人工操作，沒(méi)有任何機(jī)械。原始手工織布經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變后，出現(xiàn)了手織機(jī)，手織機(jī)由原動(dòng)機(jī)件、傳動(dòng)機(jī)件以及工作機(jī)件三部分組成，手織機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了近代的傳動(dòng)機(jī)器進(jìn)行大工業(yè)生產(chǎn)。</p><p>　　到18世紀(jì)后期，織布技術(shù)很快發(fā)展，英國(guó)人Edmund Cartwright 1785

20、年制造出能實(shí)現(xiàn)開(kāi)口、透梭及卷布三個(gè)基本動(dòng)作的動(dòng)力織機(jī)，這是第一臺(tái)動(dòng)力傳動(dòng)的織機(jī)，從那時(shí)候起織布技術(shù)進(jìn)入了工業(yè)化織造時(shí)代。</p><p>　　從20世紀(jì)初開(kāi)始，提出了由引緯器直接從固定筒子上將緯紗引入梭口的新型引緯原理，并陸續(xù)獲得成功。但凡采用這種原理形成機(jī)織物的織機(jī)，統(tǒng)稱為無(wú)梭織機(jī)或新型織機(jī)。</p><p>　　現(xiàn)在的紡織機(jī)械中廣泛的使用步進(jìn)電機(jī)，使用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)，能夠得

21、到紡織機(jī)械所需要的速度以及力矩。要想紡織機(jī)械能夠達(dá)到完美（例如：操作簡(jiǎn)單、震動(dòng)小、噪音小、功耗低、加減速平穩(wěn)等），就必須要設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的步進(jìn)電機(jī)控制方案。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)紡織設(shè)備中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，盡量的達(dá)到要求，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及速度的細(xì)分，降低噪音，調(diào)速以及轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。</p><p><b>　　1.2 引言</b></p&g

22、t;<p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)或階躍電動(dòng)機(jī)，國(guó)外一般稱為Stepping motor、 Pulse motor或Stepper servo，其應(yīng)用發(fā)展已有約80年的歷史。步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)控制電機(jī)的電脈沖信號(hào)使其能夠發(fā)生直線位移或角位移的電機(jī)，位移速度和脈沖頻率是成正比的，位移量與脈沖數(shù)也成正比。步進(jìn)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，可以對(duì)旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角度高精度控制。電流流過(guò)定子繞組，定子繞組產(chǎn)生一個(gè)矢量磁場(chǎng)，矢量磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)

23、子旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)方向和定子磁場(chǎng)方向依這個(gè)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，所以，電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)就是定子繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該電流具有一定的規(guī)律性。每到一個(gè)脈沖電壓，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，這叫一步，根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)相繞組電流相互切換，提供一個(gè)連續(xù)的脈沖，可以一步一步，使電機(jī)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)每周的步數(shù)都是相同的，在不失步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累。在沒(méi)有超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速的高低以及電機(jī)的停止位置只取決

24、于脈沖頻率和脈沖數(shù)，跟負(fù)載的變化沒(méi)有關(guān)系，而且步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差，沒(méi)有累積誤差，精度高，在很寬的步進(jìn)電機(jī)頻率范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖頻率實(shí)現(xiàn)速度，快速啟</p><p>　　因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是具有突出優(yōu)勢(shì)的重點(diǎn)產(chǎn)品之一，所以成為機(jī)電一體化產(chǎn)品中比較應(yīng)用廣泛的一款電機(jī)，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為步進(jìn)電機(jī)的需求不斷增加的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域[2]。</p><

25、;p>　　由于近幾年的迅速發(fā)展，單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)控制發(fā)生了革命性變化。步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于電腦周邊設(shè)備，如磁帶傳送機(jī)構(gòu)，打印機(jī)，驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)制，內(nèi)存訪問(wèn)機(jī)制和讀卡器，步進(jìn)電機(jī)在軍事設(shè)備，通訊設(shè)備，雷達(dá)設(shè)備，照相系統(tǒng)，光電組件，閥門(mén)控制，數(shù)控機(jī)床，電子時(shí)鐘，醫(yī)療自動(dòng)繪圖機(jī)，數(shù)字控制系統(tǒng)，機(jī)床控制，程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在。因此，步進(jìn)電機(jī)的控制研究是特別重要的[3]。</p><p>　　為了

26、達(dá)到控制性能的優(yōu)越性，人們一直研究步進(jìn)電機(jī)的控制方案，也取得了很多的研究成果。上世紀(jì)后期，由于多功能微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，各式各樣的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制方式也隨之出現(xiàn)。舊式的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用集成電路或者分立元件的控制回路，相對(duì)于現(xiàn)在的步進(jìn)電機(jī)控制方案，舊式的步進(jìn)電機(jī)控制方案調(diào)試安裝繁雜，元器件的消耗量大，定型后，一旦改變控制方案改變就要重新設(shè)計(jì)電路，對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)升級(jí)及改造造成很大不便?；谖⑿蛦纹瑱C(jī)的控制系統(tǒng)則通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，能夠更好

27、地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力。因此，采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已成為必然趨勢(shì)，也符合數(shù)碼時(shí)代的發(fā)展。適應(yīng)一些的高精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，包括振蕩器，環(huán)形分配器控制基于單片機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)，斬波恒流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)直流電壓采用三單片微機(jī)共同驅(qū)動(dòng)模式，除了以上三種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，目前報(bào)告的驅(qū)動(dòng)方案根據(jù)匯編語(yǔ)言或語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)，通過(guò)串行或并行通過(guò)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制器和數(shù)據(jù)之間的溝通，最終實(shí)現(xiàn)了電腦機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)的方法。</

28、p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的研究概況 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是國(guó)外發(fā)明的。中國(guó)在文化大革命中已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川都生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，驅(qū)動(dòng)電路所有半導(dǎo)體器件都是完全國(guó)產(chǎn)化的，當(dāng)時(shí)是全分立元器件構(gòu)成的邏輯運(yùn)算電路，還有電容耦合輸入的計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。國(guó)外在大功率的工業(yè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，目前基本不使用大扭矩步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)閺尿?qū)動(dòng)電路的成本，效率，噪

29、音，加速度，絕對(duì)速度，系統(tǒng)慣量與最大扭矩比來(lái)比較，比較不劃算，還是用直流電動(dòng)機(jī)，加電動(dòng)機(jī)編碼器整體技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高。一些少數(shù)高級(jí)的應(yīng)用，就用空心轉(zhuǎn)杯電機(jī)，交流電機(jī)。國(guó)外在小功率的場(chǎng)合，還使用步進(jìn)電機(jī)，例如一些工業(yè)器材，工業(yè)生產(chǎn)裝備，打印機(jī)，復(fù)印件，速印機(jī)，銀行自動(dòng)柜員機(jī)。國(guó)外用許多現(xiàn)代的手段將步進(jìn)電機(jī)排擠出驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，除了前面提到的旋轉(zhuǎn)編碼器，打印機(jī)還使用光電編碼帶或感應(yīng)編碼帶配合直流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)直線位移控制。國(guó)內(nèi)過(guò)去是用大力矩步進(jìn)電

30、動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控，有實(shí)力的公司現(xiàn)在也采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，在驅(qū)動(dòng)設(shè)備的主要差距，是國(guó)外對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的控制理論與工程分析和應(yīng)用能力強(qiáng)，先進(jìn)的控制理論作為軟件，寫(xiě)在控制器內(nèi)部。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)是一種簡(jiǎn)易的開(kāi)環(huán)控制，對(duì)運(yùn)用者的要求低，不適合在大功率的場(chǎng)合使用。</p><p>　　在衛(wèi)星、雷達(dá)等應(yīng)用場(chǎng)合，中國(guó)在文化大革命后期，就生產(chǎn)了力矩電機(jī)，就生產(chǎn)了環(huán)形力矩電機(jī)，

31、在高品質(zhì)的控制場(chǎng)合，有時(shí)還不能使用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制，在改革開(kāi)放初期，國(guó)內(nèi)就已經(jīng)基本掌握，這與交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制相比，難度要低得多。</p><p>　　2.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制選型</p><p>　　2.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介及選型</p><p>　　2.1.1 步進(jìn)電機(jī)的概念、工作原理及分類</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)控制

32、電機(jī)的電脈沖信號(hào)使其能夠發(fā)生直線位移或角位移的電機(jī)，每到一個(gè)脈沖電壓，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，這叫一步，根據(jù)電壓脈沖的分配方式，步進(jìn)電機(jī)相繞組電流相互切換，提供一個(gè)連續(xù)的脈沖，可以一步一步，使電機(jī)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，在沒(méi)有超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速的高低以及電機(jī)的停止位置只取決于脈沖頻率和脈沖數(shù)，跟負(fù)載的變化沒(méi)有關(guān)系。通過(guò)控制脈沖來(lái)控制角位移，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;通俗講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度來(lái)設(shè)定的方向

33、（和步進(jìn)角）。通過(guò)控制脈沖的數(shù)量來(lái)控制角位移，從而達(dá)到頭準(zhǔn)確定位的目的;在同一時(shí)間，你可以控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，以達(dá)到調(diào)速的目的，通常情況下，步進(jìn)電機(jī)總角度和輸入脈沖的數(shù)量成正比;連續(xù)輸入一定頻率的脈沖，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸入脈沖的頻率，以保持獨(dú)立之間嚴(yán)格對(duì)應(yīng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化[4]。步進(jìn)電機(jī)可以直接接收數(shù)字輸入，它特別適合于微電腦控制</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的分類方法有很多種。按步進(jìn)電機(jī)的工

34、作原理大概可以分成四種：激磁式、永磁式（PM） ，反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）[5]。激磁式的步進(jìn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均有繞組，靠電磁力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，但是在實(shí)際中很少用。永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的一方具有永久磁鋼，另一方是由軟磁材料制成的，繞組輪流通電，建立的磁場(chǎng)與永久磁鋼的恒定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其主要特點(diǎn)是：步距角大，控制精度不高，控制功率小，效率高。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，定子繞組勵(lì)磁后產(chǎn)生反應(yīng)力矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)其主要特點(diǎn)是：

35、氣隙小，定位精度高，步距角小，控制準(zhǔn)確，但是勵(lì)磁電流較大要求驅(qū)動(dòng)電源功率大?；旌鲜讲竭M(jìn)是反應(yīng)式和永磁式的結(jié)合。它的轉(zhuǎn)子上有永久磁鋼，所以產(chǎn)生同樣大小的轉(zhuǎn)矩所需要的勵(lì)磁電流大大減小。其主要特點(diǎn)是：步距角小，效率高，過(guò)載能力強(qiáng)控制精度高，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率高等優(yōu)點(diǎn)。它是步進(jìn)電機(jī)不斷優(yōu)化的產(chǎn)物，所以這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　2.1.2 本次設(shè)計(jì)選用步進(jìn)電機(jī)</p><p>　

36、　混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(Hybrid，HB)，定子繞組相數(shù)可分為兩相、三相、四相、五相等，兩相混合式步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛，而本次設(shè)計(jì)的背景是紡織設(shè)備的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，所以選用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的安川的42HM0401-24的步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)是兩相四線混合式步進(jìn)電機(jī)如圖2.1</p><p>　　圖2.1 AnChuan motor</

37、p><p>　　技術(shù)數(shù)據(jù)如表2.1：</p><p><b>　　表2.1 技術(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2.2 常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案及本次設(shè)計(jì)選型</p><p>　　2.2.1常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案</p><p>　　1)、基于電子電路的控制， 該方案開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制都可以。開(kāi)環(huán)時(shí)，

38、其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，而且成本低，但不能實(shí)現(xiàn)高精度的細(xì)分。閉環(huán)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)高精度的細(xì)分，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，只要控制策略正確，電機(jī)就不容易出現(xiàn)丟步現(xiàn)象[6]。這種方案大多都是通過(guò)一些大規(guī)模集成電路來(lái)控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，其功能相對(duì)單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計(jì)，因此靈活性低。</p><p>　　2)、基于PLC程序控制是由PLC，環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)電路組成的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC閉環(huán)控

39、制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高速脈沖信號(hào)和PLC中的定時(shí)器產(chǎn)生的，這樣可以不用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，從而降低了硬件成本[7]。然而，由于PLC的掃描周期一般，但由于PLC掃描周期一般是幾毫秒到幾十毫秒，相應(yīng)的頻率只能達(dá)到幾百赫茲，因此，受到限制其掃描周期的PLC工作步進(jìn)電機(jī)不能工作在高頻率下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速控制。當(dāng)速度較高時(shí)，由于掃描周期的影響，控制精度降低。</p><p>　　3)、基于單片機(jī)控制，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，

40、結(jié)合軟件和硬件控制。軟件替代環(huán)形分配器，以達(dá)到最好的步進(jìn)電機(jī)控制。系統(tǒng)單片機(jī)的接口電纜直接控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[8]。由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，還可以作為外部中斷源的大量的外圍電路，按鈕設(shè)計(jì)，設(shè)置步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，起停，以及分檔功能，用中斷和查詢相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成步進(jìn)電機(jī)控制。脈沖的分配用軟件實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器功能[9] 。</p><p>　　2.2.2 本次設(shè)計(jì)控制方案的選型</p

41、><p>　　基于單片機(jī)的控制方案有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響；(2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的設(shè)定，用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)，大大提高了接口電路的靈活性和通用性[10]。</p><p>　　基于單片機(jī)的控制方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）單片機(jī)軟件編程使復(fù)雜的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和精確的

42、控制，以避免失步振蕩影響控制精度;（2）軟件代替環(huán)形分配器，由單片機(jī)，在同一電路，多相位控制步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，大大提高了靈活性和多功能接口電路的通用性</p><p>　　所以本次設(shè)計(jì)采用基于單片機(jī)的控制。</p><p>　　2.3 STC 12C5A60S2單片機(jī)選型</p><p>　　2.3.1 STC 12C5A60S2簡(jiǎn)介</p><

43、p>　　STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合[10]。如圖2.2</p><p>　　圖2.2 STC12C5A60S2 芯片封裝圖&l

44、t;/p><p>　　2.3.2 STC 12C5A60S2具體的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　STC的12C5A60S2單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼兼容傳統(tǒng)8051。工作頻率范圍：0 - 35MHz時(shí)，這相當(dāng)于普通8051的 0?420MHz。 8K / 16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)的

45、用戶應(yīng)用程序空間。片上集成1280字節(jié)RAM。 ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（應(yīng)用程式），無(wú)需特殊的編程，無(wú)需特殊的模擬器，可以通過(guò)串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，幾秒鐘完成一次。內(nèi)部集成MAX810復(fù)位電路（外部晶體12M，復(fù)位引腳可直接1K電阻接地）。時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部的R / C振蕩器（漂移是+ / -5％，+ / -10％），用戶在下載用戶程序可以選擇是使用內(nèi)部的R / C振蕩器或外部晶振/時(shí)鐘，

46、室溫下，內(nèi)部的R / C振蕩器的頻率如下：5.0V的MCU：11MHz?15.5MHz，3V單片機(jī)：為8MHz?12MHz的，最大的靈活性，你可以選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但由于制造誤差和溫度漂移，實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)。共有4個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)傳統(tǒng)的8051兼容的定時(shí)器</p><p>　　2.4 TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片選型</p><p>　　2.4.1 TB6560AHQ簡(jiǎn)介</p>

47、<p>　　TB6560AHQ 是東芝公司主推的低功耗、高集成兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，配合簡(jiǎn)單的外圍電路即可開(kāi)發(fā)出高性能的驅(qū)動(dòng)電路。如圖2.3 </p><p>　　圖2.3 TB6560AHQ封裝圖</p><p>　　有如下特性：雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)、耐壓40V、電流3.5A（峰值）、具有整步，1/2 細(xì)分，1/8細(xì)分，1/16細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇、內(nèi)置溫度保護(hù)及過(guò)

48、流保護(hù)、采用HZIP25封裝外、外圍電路簡(jiǎn)單[12]。</p><p><b>　　引腳介紹：</b></p><p><b>　　二、管腳說(shuō)明： </b></p><p>　　1、TQ2：電機(jī)力矩控制端， 既可以選擇工作電流，又可以在電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)作半流鎖定功能 </p><p>　　2、TQ1：如表

49、2.2 </p><p><b>　　表2.2電流衰減</b></p><p>　　3、CLK：輸入脈沖 </p><p>　　4、ENABLE：使能端 </p><p>　　5、RESET：上電復(fù)位 </p><p><b>　　6、地線 </b></p>&

50、lt;p>　　7、OSC：斬波頻率控制端：C=1000PF，f=44KHz；C=330PF，f=130KHz </p><p>　　8、VH：驅(qū)動(dòng)電壓小于 40VDC </p><p>　　9、MB：電機(jī)繞組 B 相 </p><p><b>　　10、地線 </b></p><p>　　11、RB：B 相電流檢測(cè)

51、端，須大于 0.2Ω 0.2Ω/1W=2.5A 0.22Ω/1W＝2.0A </p><p>　　0.3Ω /1W=1.5A 0.35Ω/1W=1.25A 0.47Ω/1W＝1A </p><p>　　12、MB-：電機(jī)繞組 B 相 </p><p>　　13、MA：電機(jī)繞組 A 相 </p><p>　　14、RA

52、：A 相電流檢測(cè)端，須大于 0.2Ω 0.2Ω/1W=2.5A 0.22Ω/1W＝2.0A </p><p>　　0.3Ω /1W=1.5A 0.35Ω/1W=1.25A 0.47Ω/1W＝1A </p><p><b>　　15、地線 </b></p><p>　　16、MA-：電機(jī)繞組 A 相 </p>

53、<p><b>　　17、空 </b></p><p>　　18、VH：驅(qū)動(dòng)電壓小于 40VDC </p><p>　　19、TSD：溫度保護(hù)，芯片溫度大于 150℃自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出 </p><p>　　20、VCC：5V 穩(wěn)壓電源 </p><p>　　21：DIR：正反轉(zhuǎn)控制 </p>

54、<p>　　22、M2：細(xì)分?jǐn)?shù)選擇端 </p><p>　　23、M1：細(xì)分?jǐn)?shù)選擇端 如表2.3</p><p><b>　　表2.3 細(xì)分選擇</b></p><p>　　24、PFD2：衰減方式控制端 </p><p>　　25、PFD1：衰減方式控制端 如表2.4</p><p>

55、<b>　　表2.4 衰減組合</b></p><p><b>　　斬波頻率說(shuō)明： </b></p><p><b>　　電容值：450P </b></p><p>　　慢衰減：2細(xì)分 斬波時(shí)間：40us 占空比（高—低）：4—36 </p><p>　　快

56、衰減：16細(xì)分 斬波時(shí)間：40us 占空比（高—低）：20—20 </p><p><b>　　電容值：150P </b></p><p>　　慢衰減：2細(xì)分 斬波時(shí)間：15us 占空比（高—低）：1.5—13.5 </p><p>　　快衰減：16細(xì)分 斬波時(shí)間：15us 占空比（高—低

57、）：7.5—7.5</p><p>　　2.4.2 TB6560AHQ在具體應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　1、在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)</p><p>　　低轉(zhuǎn)速運(yùn)行系統(tǒng)，是指時(shí)鐘頻率不高、以小電流驅(qū)動(dòng)為主的系統(tǒng)，比如轉(zhuǎn)速為每分鐘幾轉(zhuǎn)到100轉(zhuǎn)，用戶在此種應(yīng)用條件下如使用傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方案，要么因集成芯片細(xì)分太低，而使低速振動(dòng)偏大；要么不得不選擇細(xì)分很高的驅(qū)動(dòng)

58、器，使成本不必要的增加。</p><p>　　TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片的優(yōu)勢(shì)：</p><p>　?。?）電機(jī)振動(dòng)小噪音低：因?yàn)樾酒詭?、8、16細(xì)分可選，足夠滿足每分鐘從幾到近千轉(zhuǎn)的應(yīng)用要求。</p><p>　　（2）嵌入式驅(qū)動(dòng)器發(fā)熱少：芯片自帶的散熱面積足以單獨(dú)支持小電流驅(qū)動(dòng)的散熱要求。</p><p>　?。?）支持各種步進(jìn)電機(jī)選

59、型：客戶可選擇力矩稍大的混合式或永磁式步進(jìn)電機(jī)，使電機(jī)工作在允許最大轉(zhuǎn)矩的百分之30至50之間，電機(jī)成本幾乎不變；芯片提供多檔電流設(shè)置和電流衰減模式，支持相同動(dòng)力指標(biāo)下各種不同參數(shù)的步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　2、在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)</p><p>　　高轉(zhuǎn)速運(yùn)行系統(tǒng)，是指時(shí)鐘頻率較高、以大電流驅(qū)動(dòng)為主的系統(tǒng)，比如轉(zhuǎn)速為每分鐘接近千轉(zhuǎn)，此種應(yīng)用條件下如使用傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方案，要么

60、因集成芯片細(xì)分太低，而使系統(tǒng)調(diào)速范圍過(guò)小；要么因細(xì)分很高而過(guò)多增加了成本，還可能會(huì)出現(xiàn)因高頻力矩下降導(dǎo)致的振動(dòng)和噪音[17]。</p><p>　　TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片的優(yōu)勢(shì)：</p><p>　　（1）電機(jī)振動(dòng)小噪音低：由于TB6560AHQ芯片芯片自帶16細(xì)分功能，能夠滿足每分鐘從幾到近千轉(zhuǎn)的應(yīng)用要求，且自動(dòng)產(chǎn)生純正的正弦波控制電流，與其它高集成度芯片相比，在相同高轉(zhuǎn)速下力矩不但

61、不會(huì)下降，反而有所增加；由于TB6560AHQ芯片可承受峰值40V的驅(qū)動(dòng)電壓、峰值3.5A的電流，為電機(jī)在大力矩、高轉(zhuǎn)速下持續(xù)運(yùn)行提供了的技術(shù)保障；</p><p>　　（2）支持各種步進(jìn)電機(jī)選型：客戶可選擇力矩稍大的的混合式或永磁式步進(jìn)電機(jī)，使電機(jī)工作在最大轉(zhuǎn)矩的百分之30至50之間，電機(jī)成本幾乎不變；芯片提供大電流設(shè)置和多檔電流衰減模式，支持相同動(dòng)力指標(biāo)下各種不同參數(shù)的步進(jìn)電機(jī)；</p><

62、;p>　?。?）嵌入式驅(qū)動(dòng)器體積小巧易散熱：大電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，芯片的散熱面便于外連散熱器，也可以直接連接在用戶原有控制器金屬殼體上，嵌入式驅(qū)動(dòng)器體積小巧、易于散熱；</p><p>　　總之，因TB6560AHQ芯片集成度很高，外圍電路極其簡(jiǎn)單，可靠性極高，支持57和部分86步進(jìn)電機(jī)從每分鐘幾十到近千轉(zhuǎn)的寬調(diào)速應(yīng)用，可使數(shù)控設(shè)備研發(fā)成本和生產(chǎn)成本雙雙下降[13]。</p><p>　　綜

63、合上面優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)選用TB6560AHQ芯片</p><p>　　3.控制系統(tǒng)整體軟硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　系統(tǒng)整體圖如圖3.1所示</p><p><b>　　3.1原理圖</b></p><p><

64、b>　　3.2 電源設(shè)計(jì)</b></p><p>　　利用LM2596T -5.0芯片得到5V的電壓，產(chǎn)生5V電壓則給單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片供電[14]。分別如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 5V電源轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　3.3 單片機(jī)在本次設(shè)計(jì)的功用</p><p>　　按鍵給單片機(jī)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)按下或不按單片

65、機(jī)檢測(cè)到來(lái)判斷正反轉(zhuǎn)，還有產(chǎn)生不同頻率的PWM波去控制電機(jī)啟動(dòng)與加速。如圖3.3</p><p>　　圖3.3 單片機(jī)部分電路</p><p><b>　　3.4 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此電路是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，我選用的是TOSHIBA TB6560AHQ芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)的，9、12、13、16引腳分別連接電機(jī)的四線，TQ1、TQ

66、2連接Subdivision Control電路對(duì)應(yīng)的引腳，以實(shí)現(xiàn)電流的衰減模式，M1、M2分別連接Subdivision Control電路對(duì)應(yīng)的引腳，以實(shí)現(xiàn)速度的細(xì)分，如圖3.4</p><p>　　圖3.4 驅(qū)動(dòng)部分電路</p><p>　　3.5 方向和細(xì)分控制設(shè)計(jì)</p><p>　　開(kāi)關(guān)S3右側(cè)介入一個(gè)上拉電阻，通過(guò)判斷高低電平控制控制方向，開(kāi)關(guān)閉合后，

67、接地為低電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)接5V高電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)，如圖3.5。</p><p>　　對(duì)速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn) 1/2、1/8、1/16細(xì)分，開(kāi)關(guān)3，4的不同組合可以實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)速，如圖3.6：</p><p>　　為了該電路板適用于不同動(dòng)力的的步進(jìn)電機(jī)電機(jī)，對(duì)電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)電流75%、50%、20%的衰減，開(kāi)關(guān)1，2的不同組合可以實(shí)現(xiàn)不同的電流衰減模式，如圖3.6：</

68、p><p>　　圖3.5 方向控制電路圖 圖3.6 細(xì)分控制電路</p><p><b>　　3.6 PCB繪制</b></p><p>　　通過(guò)學(xué)習(xí)Protel 99 se 軟件，學(xué)習(xí)了PCB的繪制，PCB在現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用的很廣泛，我們平時(shí)看到的高集成的電路板都是用99se繪制的PCB，這樣可以

69、節(jié)省很多時(shí)間并且除去了手工焊接布線的繁瑣手續(xù)，大大的提高了電路板的集成度。</p><p>　　如圖3.7所示，是本次設(shè)計(jì)的PCB</p><p><b>　　圖3.7 PCB圖</b></p><p><b>　　3.7 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.7.1 程序流程圖</p&g

70、t;<p>　　按系統(tǒng)分為電機(jī)正反轉(zhuǎn)、電機(jī)加減速及勻速的幾部分組成如圖3.8</p><p><b>　　圖3.8 流程圖</b></p><p>　　按下開(kāi)始按鈕，判斷運(yùn)動(dòng)方向的正反，開(kāi)始加速，運(yùn)動(dòng)到達(dá)到預(yù)定速度，勻速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)組合開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)速度，速度變?yōu)榘胨?，程序調(diào)節(jié)，開(kāi)始減速，減到半速后，勻速運(yùn)行。最后關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)減速到停止為止。整個(gè)速度調(diào)節(jié)的過(guò)

71、程如圖3.9</p><p>　　圖3.9 PWM調(diào)節(jié)速度</p><p>　　3.7.2 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　如下程序：首先判斷輸入端P2.0口的高低電壓，若輸入是高電平， 則direction_key等于1，打開(kāi)定時(shí)中斷，電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)；若輸入是低電平， 則direction_key等于0，打開(kāi)定時(shí)中斷，電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)</p>

72、<p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　delayus(20);</p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b

73、>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　pulse_num=130;</p><p>　　final_frequency=0xA0;</p><p>　　if(direction_key==1)</p><p><b>

74、;　　{</b></p><p>　　motor_direction=1;</p><p>　　delayms(3000);</p><p>　　t0h=0x00; //初始頻率設(shè)定</p><p><b>　　t0l=0x00;</b></p><p>　　TH0 = t0h

75、; //初始頻率</p><p>　　TL0 = t0l; </p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(direction_key==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　}</b

76、></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(direction_key==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor_direction=

77、0;</p><p>　　delayms(3000);</p><p>　　t0h=0x00; //初始頻率設(shè)定</p><p><b>　　t0l=0x00;</b></p><p>　　TH0 = t0h; //初始頻率</p><p>　　TL0 = t0l; </p>

78、<p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(direction_key==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b><

79、;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　RI=0;</b></p><p>　　} //第一個(gè)大while循環(huán)</p><p>　　} //main函數(shù)</p><p>　　3.7.3 步進(jìn)電機(jī)加減速程序設(shè)計(jì)</p><p>　

80、　程序的主要作用就是產(chǎn)生一個(gè)頻率逐漸增加（加速階段）然后頻率固定（勻速階段）最后在頻率逐漸降低（減速階段）的PWM波，電機(jī)轉(zhuǎn)必須要有一個(gè)頻率合適的PWM波，如果這個(gè)PWM波的P頻率太低，電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)的很慢，如果太高，電機(jī)會(huì)反應(yīng)不過(guò)來(lái) 出現(xiàn)丟步 有嘯叫聲[16]。</p><p>　　如下中斷子程序所示，通過(guò)改變頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加減速，直到頻率達(dá)到final_frequency，速度穩(wěn)定為止，加減速

81、完畢，電機(jī)持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　void t0int() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　i++;</b></p><p>　

82、　if(i==pulse_num) //每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)，變相加速時(shí)間。</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(t0l<final_frequency) //最終頻率</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　t0h++

83、;</b></p><p><b>　　t0l++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　TH0 =

84、t0h; </p><p>　　TL0 = t0l; </p><p>　　motor_drive=~motor_drive;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　完整程序見(jiàn)附錄B</b></p><p><b>　　4. 總結(jié)&l

85、t;/b></p><p>　　4.1 論文工作總結(jié)</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)以及速度的調(diào)節(jié)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)加強(qiáng)了我對(duì)軟件編程和硬件設(shè)計(jì)的掌握，并且熟悉了STC 12C5A60S2、TB6560AHQ、LM2596T等芯片。步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等，所以

86、說(shuō)步進(jìn)電機(jī)有著廣闊的市場(chǎng)和遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了占用CPU時(shí)間少，效率高；易于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速；提高了步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)精度等。再有，本設(shè)計(jì)過(guò)程考慮比較周全，可以方便靈活地控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足不同用戶的要求，因此常把單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制電路稱之為可編程步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)控制（包括控制脈沖的產(chǎn)生和分配）使用軟件方法，即用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，這樣既簡(jiǎn)化了電路，也減低了成本。</p><p>　　4.

87、2 對(duì)后續(xù)工作的展望 </p><p>　　本文雖然在應(yīng)用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制果真取得了一些研究成果，提出了解決方案和可行性算法。但是在芯片的發(fā)展，以及出現(xiàn)了更高級(jí)的芯片能夠很好的控制步進(jìn)電機(jī)，能夠很大程度上提高電機(jī)的精確性和穩(wěn)定性。</p><p>　　從總體來(lái)說(shuō)，本文重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了STC 12C5A60S2對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)以及對(duì)單片機(jī)的外圍電路等進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，由于時(shí)間和條件的

88、限制，雖然取得了一定的效果，但尚存在一定不足之處有待今后進(jìn)一步解決。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].復(fù)旦大學(xué)出版社.2005.</p><p>　　李夙.異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1998.</p><p>　　王鴻鈺.步進(jìn)

89、電機(jī)控制入門(mén)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.1990.</p><p>　　韓利虎.淺談步進(jìn)電機(jī)的基本原理[J].內(nèi)蒙古石油化工出版社.2007</p><p>　　孫笑輝,韓曾晉.減少感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法[J].電氣傳動(dòng).2001</p><p>　　袁任光,張偉武.電動(dòng)機(jī)控制電路選用與258實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2005.</p>

90、<p>　　康晶.采用反饋控制的步進(jìn)電機(jī)高低壓驅(qū)動(dòng)電路[J].電力電子技術(shù).2003 </p><p>　　張巍.淺談單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)[J].安防科技.2006</p><p>　　孫進(jìn)平，張大鵬,丁金濱.51單片機(jī)系列單片機(jī)原理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例.中國(guó)電力出版社，2009</p><p>　　王秀和.永磁電機(jī)[M].中國(guó)電力出版社.2007.</

91、p><p>　　STC 12C5A60S2系列單片機(jī)器件手冊(cè)</p><p>　　TOSHIBA BiCD Integrated Circuit Silicon Monolithic TB6560AHQ TB6560AFG</p><p>　　王黨利,寧生科,馬寶吉.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.西安工業(yè)大學(xué)工業(yè)中心.2012年01期</p><p>

92、　　LM2596 SIMPLE SWITCHER Power Converter 150kHz 3A Step-Down Voltage Regulator </p><p>　　劉晨.帶寄存器的雙倍速率內(nèi)存模組中信號(hào)完整性分析及設(shè)計(jì).上海交通大學(xué).2006</p><p>　　孫笑輝,韓曾晉. 減少感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法[J]. 電氣傳動(dòng).2001</p>

93、<p>　　M. Abouzeid, Use of a reluctance stepper motor for solartracking based on a programmable logic array(PLA) controller[J], Renewable Energy 23 (2001) 551–560.</p><p><b>　　附錄A：實(shí)物圖</b><

94、;/p><p><b>　　附錄B：主程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h> // 聲明了void _nop_(void);不然_nop_()函數(shù)不能使用。</p><p>　　#include<stdio

95、.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　uint pulse_num;</p><p>　　sbit motor_direction=P1^0;</p><p>　　sbit

96、 motor_drive=P1^1;</p><p>　　sbit en=P1^2;</p><p>　　sbit direction_key=P2^0;</p><p>　　uchar t0h,t0l;</p><p>　　uchar final_frequency;</p><p>　　void delayus(u

97、int);</p><p>　　/*************************************************************</p><p>　　* 名稱 : Com_Init()</p><p>　　* 功能 : 串口初始化，晶振11.0592,波特率9600，使能了串口中斷</p><p><b>

98、;　　* 輸入 : 無(wú)</b></p><p><b>　　* 輸出 : 無(wú)</b></p><p>　　*************************************************************/</p><p>　　void Com_Init(void)</p><p>&

99、lt;b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x22; //22設(shè)置定時(shí)器1為工作方式2 0010 0000 ，用著比特率，定時(shí)器0為方式2</p><p>　　PCON = 0x80;//此處SMOD=1，必須設(shè)置為加倍，不然達(dá)不到115200的波特率。用9600時(shí)可以不加倍。</p><p>　　SCON = 0x50;<

100、;/p><p>　　IP = 0X02;</p><p>　　TH1 = 0xFF; //1150200波特率可以正常工作</p><p>　　TL1 = 0xFF; //115200波特率可以正常工作</p><p>　　TR1 = 1;//啟動(dòng)定時(shí)器1</p><p>　　ET0 = 1;//定時(shí)器T0的中斷

101、打開(kāi)</p><p>　　ES = 1;//開(kāi)串口中斷</p><p>　　EA = 1;//開(kāi)總中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*************************************************************</p>

102、<p>　　* 名稱 : Delay_1ms()</p><p>　　* 功能 : 延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間為 1ms * x</p><p>　　* 輸入 : x (延時(shí)一毫秒的個(gè)數(shù))</p><p><b>　　* 輸出 : 無(wú)</b></p><p>　　***************************

103、**********************************/</p><p>　　void delayus(uint z) //延時(shí)約10us 示波器測(cè)試</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=

104、z;x>0;x--) </p><p>　　for(y=1;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delayms(uint z) //延時(shí)約1ms</p><p><b>　　{</b></p><p>&l

105、t;b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--) </p><p>　　for(y=300;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0int() interrupt 1</p>&

106、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if(i==pulse_num) //每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)，變相加速時(shí)間。</p><p><b>　　{

107、</b></p><p>　　if(t0l<final_frequency) //最終頻率</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　t0h++;</b></p><p><b>　　t0l++;</b></p>&

108、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　TH0 = t0h; </p><p>　　TL0 = t0l; </p><p>　　motor_dri

109、ve=~motor_drive;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　delayus(20

110、);</p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　pulse_num=130;</p><p>　　final_frequency=0

111、xA0; </p><p>　　if(direction_key==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor_direction=1;</p><p>　　delayms(3000);</p><p>　　t0h=0x00; //初始頻率設(shè)定</p&

112、gt;<p><b>　　t0l=0x00;</b></p><p>　　TH0 = t0h; //初始頻率</p><p>　　TL0 = t0l; </p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(direction_key==1)</p

113、><p><b>　　{</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(direction_key==0)</p

114、><p><b>　　{</b></p><p>　　motor_direction=0;</p><p>　　delayms(3000);</p><p>　　t0h=0x00; //初始頻率設(shè)定</p><p><b>　　t0l=0x00;</b></p>

115、<p>　　TH0 = t0h; //初始頻率</p><p>　　TL0 = t0l; </p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(direction_key==0)</p><p><b>　　{</b></p><p&

116、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　RI=0;</b></p><p>　　} //第一個(gè)大while循環(huán)</p><p&g