基于labview的步進(jìn)電機(jī)控制

1、基于基于LabVIEWLabVIEW的步進(jìn)電機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)控制時(shí)間：2012060811:58:30來源：現(xiàn)代電子技術(shù)作者：莊瑞榮，吳先球摘要：為了實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的自動調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)控制方案。系統(tǒng)采用L298N芯片進(jìn)行驅(qū)動，以LabVIEW作為開發(fā)平臺，并通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)能夠很方便地實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向控制，而且利用虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW編寫上位機(jī)程序，具有編程簡單，控制界

2、面友好，程序可移植性強(qiáng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；串口；LabVIEW；VISA步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。它在在工業(yè)自動化控制、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，經(jīng)常有需要利用步進(jìn)電機(jī)對一些旋鈕、位置等進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。本文設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)控制方案。該方案采用虛擬儀器控制步進(jìn)電機(jī)，編程簡單，界面友好，易于更改程序功能，控制靈活性得到了提高。1步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)按其力矩

3、產(chǎn)生原理可以分為反應(yīng)式、永磁式和混合式幾種。本文采用的是反應(yīng)式二相四線步進(jìn)電機(jī)，定子有兩個(gè)線圈繞組，設(shè)其中一個(gè)線圈繞組為A相，另一個(gè)線圈繞組為B相。當(dāng)給A相繞組通電時(shí)，該繞組即產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子齒與A相繞組各齒對齊；當(dāng)給B相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒將與B相繞組各齒對齊，這樣，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。依次給A相、B相繞組通電，就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，改變通電的順序(即先給B相繞組通電，再給A相繞組通電)就可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。另外，由于步進(jìn)電機(jī)是

4、由脈沖信號進(jìn)行控制的，給電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。2步進(jìn)電機(jī)控制硬件電路21串行接口電路串行接口電路由RS232串行接口、MAX232芯片和AT89S51單片機(jī)三部分構(gòu)成。其中，RS232串行接口用于連接PC的RS232串行接口，MAX232芯片用于銜接RS232串行接口與AT89S51單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)輸入

5、／輸出的串口信息到PC的串行接口信息的轉(zhuǎn)換，即AT89S51單片機(jī)信號的TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)二者之間電氣特性上的兼容。具體串行接口硬件電路如圖1所示。需改變輸入端的邏輯電平。同時(shí)，為了避免電機(jī)對單片機(jī)的干擾，在驅(qū)動電路中加入光耦TPL521，進(jìn)行光電隔離，從而使系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。具體驅(qū)動電路如圖2所示。3步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)31下位機(jī)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)接口程序采用C51語言編寫。程序中，定義了數(shù)組table1和ta

6、ble2，用來存儲脈沖信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)；并定義了一個(gè)控制轉(zhuǎn)向的指針controlmode，為該指針賦予不同的值，電機(jī)便實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)功能。另外，程序中還定義一個(gè)速度控制變量mode，通過PC機(jī)發(fā)送命令字改變速度控制變量的值便可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制。在main函數(shù)部分，先調(diào)用“串口初始化程序”，再調(diào)用“控制命令字判斷程序”以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)向控制。main函數(shù)的最后部分將單片機(jī)收到的命令字返回給PC機(jī)，方便觀察者查看通信的情況。下面給出main函

7、數(shù)及控制變量的程序段。32上位機(jī)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)PC的通信是通過單片機(jī)的串口和PC串口之間的硬件連接實(shí)現(xiàn)的。由于LabVIEW軟件簡潔直觀，功能強(qiáng)大靈活，該設(shè)計(jì)采用LabVIEW編寫上位機(jī)的控制程序。程序編寫涉及VISA，它的實(shí)質(zhì)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I／O函數(shù)庫。這些庫函數(shù)用于編寫儀器的驅(qū)動程序，完成計(jì)算機(jī)與儀器間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)對儀器的程控。在LabVIEW里使用VISA，必須安裝NIVISA程序包，安裝后，與串口通信相關(guān)的VISA函數(shù)