步进电机加减速定位控制系统课程设计说明书(编辑修改稿)

步进电机加减速定位控制系统课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

要复位，使 CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 单片机的最小系统如图 所示。 89 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内部的斯密特触发器中的。 当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如 RST 引脚上有一 个高电平并维持 2 个机器周期（ 24 个振荡周期），则 CPU就可以响应并将系统复位。 上图为手动复位电路，通过接通一 个 按钮开关，使单片机进入复位状态。 AT89C51 芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，反相放大器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2,两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。 电容器 C1 和 C2 通常取 22pf 左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。 振荡脉冲频率范围为 0~24MHz。 [4] 图 单片机最小系统 步进电机加减速 定位 控制电路的单片机原理 图 步进电机加减速 定位 控制系统的单片机原理图如图 所示。 [5] 课程设计说明书 第 10页 图 步进电机加减速定位系统的单片机原理图 在图 中， U1 为单片机芯片 AT89C51，工作于。 单片机的 、 、 、 、 、 引脚分别与输入键盘的定位、启动、加速、减速、停止、反转端口相对应。 通过判断上述端口来确定输入 ,以便实现各种要求的控制功能。 接 LM016L 的 RS 端， 接 RW 端， 接使能端 EN。 通过排阻跟芯片 LM016L的数据 端连接。 作为外部中断0 通过两个反向非门与键盘电路相连接，提供键盘输入的中断信号。 作为并行端口来模拟步进电机的控制脉冲，同时充当脉冲分配器的功能，给步进电机提供四相八拍的步进控制脉冲。 课程设计说明书 第 11 页 步进电机系统原理图 步进电机控制系统的驱动原理图如图 所示。 图 电机控制系统原理图 在电源引脚并联一个 的小电容目的是 ，引入滤波电容的原因是要获得平滑稳定的电压，因为电容两端的电压不能突变，所以它能抑制电压的波动，使电压变得平稳光滑主要作用有两个：。 它能将器件的电源端上瞬间的尖峰、毛刺对地短路掉。 ：也叫退耦。 芯片 L298N 的 IN1IN4 端跟单片机的 端口连接，作为步进电机的四相步进脉冲信号。 感应端 SENSA 和 SENSB 接地， ENA ENB 端口悬空。 输出 OUT1OUT4 跟步进电机的四角上的四个端口逆时针依次连接，步进电机的中间两个端口直接接高电平。 8 个二极管 D1D8 为电机绕组通电后续流作用。 VCC 接 +5V的电源作为控制端的电源电压， VSS 接 +12V的电压，作为 L298N高压端电压，作为步进电机 的驱动 电 压。 4 软件设计 AT89C51单片机定时器 /控制器控制 定时器共有两个控制字，有软件写入 TMOD 和 TCON 两个 8 位寄存器，用来设置两个 T0 或 T1 的操作模式和控制功能。 当 AT89C51 系统复位时，连个寄存器所有位都被清零 [7]。 课程设计说明书 第 12页 工作模式寄存器 TOMD TOMD 用于控制 T0 和 T1 工作模式，其各位的定义格式如 表 所示。 表 工作模式寄存器 TMOD 的位定义 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATB C/T M1 MO GATE C/T M1 MO 定时器 T1 定时器 T0 其中，低四位用于 T0，高 4 位用于 T1。 控制寄存器 TCON 定时器控制寄存器 TCON 除可字节寻址外，各位还可位寻址，各位定义及格式如 表 所示。 表 控制寄存器 TCON 的位定义 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 89H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TCON 各位的作用如下。 TF1(): T1 溢出标志 位。 TF0(): T0 溢出标志位。 其功能和操作情况同 TF1。 TR1(): T1 运行控制位。 可通过软件置 1 或清 0 来启动或关闭 T1.在程序中用指令 “SETB TR1”使 TR1 位置 1，定时器 T1 便开始计数。 TR0(): T0 运行控制位。 其功能及操作情况同 TR1。 TE1,IT1,IT0(~):外部中断 INT1 和 INT0 请求及请求方式控制位。 89C51 复位时， TCON 的所有位被清 0[7]。 控制过程软件设计 脉冲分配 实现 脉冲分配（也就是通电换相控制）的方法有两种：软件法和硬件法。 软件法是完全用软件的方式，按照给定的通电换相顺序，通过单片机的 I/O 向驱动课程设计说明书 第 13页 电路发出控制脉冲，设定四相八拍工作方式通电换相得：正序为AABBBCCCDDDA，反序为 AADDDCCCBBBAA 注： ： A 相驱动 ， ： B 相驱动 ， ： C 相驱动 ， : D 相驱动。 四相八拍控制字如下表 所示。 表 四相八拍工作方式的控制字 通电状态 控制字 A 0 0 0 1 01H AB 0 0 1 1 03H B 0 0 1 0 02H BC 0 1 1 0 06H C 0 1 0 0 04H CD 1 1 0 0 0CH D 1 0 0 0 08H DA 0 0 0 1 01H 通过连续的向 ，来控制步进电机的连续不断的运行。 加减速定位曲线设定 步进电机驱动执行机构从 A 点到 B 点移动的时，要经历升速，恒速，减速过程，如果启动时一次将速度升到给定速度，由于启动频率超过极限启动频率，步进电机就有失步现象，因此会造成不能 正常启动，如果到终点时突然停下来，由于惯性作用 ，步进电机会发生过冲现象，会造成位置精度降低。 如果升速非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会发生失步和过冲现象，但影响执行机构的工作效率，所以，对步进电机的加减速要有严格的要求，那就。