依據(jù)單片機(jī)為基礎(chǔ)，經(jīng)過硬件和軟件的組合，用自動(dòng)跟手動(dòng)的辦法操控步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)X方向和Y方向的移動(dòng)操控，體系硬件包含鍵盤輸入電路、單片機(jī)主控電路、顯現(xiàn)電路、和驅(qū)動(dòng)電路和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。主控電路是運(yùn)用89S51單片機(jī)，從P3口鍵盤輸入，P1口輸出操控步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖序列，P0和P2口輸出顯現(xiàn)信號(hào)。顯現(xiàn)電路運(yùn)用共陽(yáng)數(shù)碼管完結(jié)從鍵盤設(shè)置的坐標(biāo)參數(shù)的顯現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電路和主操控電路間運(yùn)用光耦合器完結(jié)阻隔。從單片機(jī)P1口輸出的脈沖序列通過達(dá)林頓管TIP122的擴(kuò)大輸出到X方向和Y方向的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，然后完結(jié)體系在X和Y兩個(gè)方向的吊裝操控。
跟著經(jīng)濟(jì)的開展，步進(jìn)電機(jī)在車床、機(jī)器人等精細(xì)操控范疇的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，而完結(jié)更準(zhǔn)確、更智能、更安全高效的操控步進(jìn)電機(jī)是當(dāng)時(shí)最迫切需要。
運(yùn)用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行操控，能夠使操控更簡(jiǎn)略、更準(zhǔn)確，而且擴(kuò)展性非常好。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作業(yè)原理
電動(dòng)機(jī)定子上有A、B、C三對(duì)磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為A相、B相和C相，而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)，當(dāng)A、B、C三個(gè)磁極的線圈順次輪番通電，則A、B、C三對(duì)磁極就順次輪番發(fā)生磁場(chǎng)招引轉(zhuǎn)子滾動(dòng)。 首先有一相線圈(設(shè)為A相)通電，則轉(zhuǎn)子1、3兩齒被磁極A吸住，轉(zhuǎn)子就停留在第一個(gè)方位上。然后，A相斷電，6相通電，則磁極A的磁場(chǎng)不見磁極B發(fā)生了磁場(chǎng)，磁極召的磁場(chǎng)把離它近來(lái)的2、4兩齒招引曩昔，中止在第二個(gè)方位上，這時(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30°。再接下去B相斷電，C相通電。依據(jù)相同道理，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30°，中止在第三個(gè)方位上。若再A相通電，C相斷開，那么轉(zhuǎn)子再反轉(zhuǎn)30°，使磁極A的磁場(chǎng)把2、4兩個(gè)齒吸住。定子各相輪番通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。這樣按A→B→C→A→B→C→A→…次第輪番通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就一步一步地按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。通電線圈每變換一次，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)30°，咱們把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步轉(zhuǎn)過的視點(diǎn)稱之為步距角。如果把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電線圈變換的次第倒過來(lái)?yè)Q成A→C→B→A→C→B→…的次序，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，所以要改動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向能夠在任何一相通電時(shí)進(jìn)行。
體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
體系設(shè)計(jì)需求
A. 能用單片機(jī)操控兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī),完結(jié)吊裝操控；
B. 能完結(jié)變速和勻速操控。
體系組成
體系硬件包含鍵盤輸入電路、單片機(jī)主控電路、顯現(xiàn)電路、驅(qū)動(dòng)擴(kuò)大電路以及X方向和Y方向兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。
主控電路的P3口從鍵盤接納操控信號(hào)，然后對(duì)接納到的信號(hào)區(qū)分和進(jìn)行對(duì)應(yīng)的運(yùn)算，從P1口輸出對(duì)應(yīng)的脈沖序列，一起從P0和P2口輸出顯現(xiàn)信號(hào)，顯現(xiàn)電路完結(jié)對(duì)具體坐標(biāo)的顯現(xiàn)；脈沖序列通過驅(qū)動(dòng)電路的擴(kuò)大，輸出到X和Y兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)。然后完結(jié)從鍵盤輸入到體系的操控。
硬件電路設(shè)計(jì)
步進(jìn)電機(jī)挑選
試驗(yàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)用的是混合式4相步進(jìn)電機(jī)，其作業(yè)電壓較低只要3.6V，單步相位，通過軟件細(xì)分，能夠做到單步相位。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)有些
由于此步進(jìn)電機(jī)的電流較大1.2A，開端設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用了達(dá)林頓陣列芯片ULN2003A來(lái)驅(qū)動(dòng)，但該芯片單路作業(yè)最大電流僅供給0.5A，作業(yè)后不久，芯片溫度急劇上升，故未選用此計(jì)劃，而是自個(gè)建立達(dá)林頓陣列，選用了TIP122達(dá)林頓管,電流可達(dá)5A，已徹底滿意電路的設(shè)計(jì)需求。
鍵盤輸入有些
為了能夠進(jìn)行人機(jī)交互，必須有鍵盤輸入體系，考慮到本體系并不需要太多的按鍵信息，故選用普通的非編碼鍵盤.簡(jiǎn)略的按鍵電路,能夠完結(jié)在按下的時(shí)分是高電平。
計(jì)劃一:用電容消除顫動(dòng)。
計(jì)劃二:在單片機(jī)程序里用10MS再檢測(cè)來(lái)消除顫動(dòng)。
主控電路有些
體系中的ATMEL 89S51是中心有些，所有的操控算法都由其來(lái)完結(jié)。
AT89S51具有如下特色：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中止優(yōu)先級(jí)2層中止嵌套中止，2個(gè)16位可編程守時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。
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