液显步进电机控制框架原理演示讲解.ppt

专业： 课题：液显步进电机控制 学生姓名：韩良 指导老师： 孙晓明 总体概述 步进电机具有控制简便，定位准确等特点。随着科学技术的发展，在许多领域得到广泛的应用。鉴于传统的脉冲系统移植性不好，本文采用51系列单片机AT89C51对步进电机进行软件编程控制，以此代替脉冲发生器和脉冲分配器。通过软件编程产生控制脉冲，并在IO口输出时序方波作为控制电机运动的脉冲控制信号，信号经过高压大电流达林顿晶体管ULN2003A驱动步进电机，Ampire128*64显示模块，显示步进电机运行状况。对电机运行状态的控制是应用五个键盘的按下产生信号输入，通过程序对按键进行判断，从而使电机运行在所需的状态。此设计通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。以简化控制电路，降低生产成本，提高系统的运行效率和灵活性 目录 总体方案设计 步进电机简介 硬件模块设计 软件模块设计 仿真调试结果 总结 总体方案 控制方案确定 方案一： 通过延时，延时方法是在每次换向之后调用一个延时子程序，待延时结束后再次执行换向，这样周而复始就可发出一定频率的CP脉冲或换向周期。延时子程序的延时时间与换向程序所用的时间和，就是CP脉冲的周期，该方法简单，占用资源少，全部由软件实现，调用不同的子程序可以实现不同速度的运行。但占用CPU时间长，不能在运行时处理其他工作。因此只适合较简单的控制过程。 方案二： 定时方法是利用单片机系统中的定时器定时功能产生任意周期的定时信号，从而可方便的控制系统输出CP脉冲的周期。当定时器启动后，定时器从装载的初值开始对系统及其周期进行加计数，当定时器溢出时，定时器产生中断，系统转去执行定时中断子程序。将电机换向子程序放在定时中断服务程序中，定时中断一次，电机换向一次，从而实现电机的速度控制。由于从定时器装载完重新启动开始至定时器申请中断止，有一定的时间间隔，造成定时时间增加，为了减少这种定时误差，实现精确定时，要对重装的计数初值作适当的调整。调整的重装初值主要考虑两个因素一是中断响应所需的时间。二是重装初值指令所占用的时间，包括在重装初值前中断服务程序重的其他指令因。综合这两个因素后，重装计数初值的修正量取8个机器周期，即要使定时时间缩短8个机器周期。用定时中断方式来控制电动机变速时，实际上是不断改变定时器装载值的大小。在控制过程中，采用离散办法来逼近理想的升降速曲线。为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所 由于本计是简单的开环调速系统，所以相比较选择方案一作控制方式。 步进电机简介 本设计选择的是四相六线步进电机，该步进电机为四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。 ????? 驱动电路确定 本设计的重点在于对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V） 　方案一：使用多个功率放大器件驱动电机 　　通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。　 方案二：使用ULN2003A芯片驱动电机 　　ULN2003A芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号。 通过比较，使ULN2003A芯片充分发挥了它的功能，能稳定地驱动步进电机，且价格不高，故选用ULN2003A驱动电机。而使用ULN2003A时，可以直接用单片机模拟出时序信号，由于控制并不复杂，故选用后者 总体设计的系统框图 Ampire128*64 显示器 硬件模块设计 单片机模块简介 1）VCC（40）：电源+5V。　　2）VSS（20）：接地，也就是GND。　　3）XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。??? 单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在XTL2上加外部时钟信号（详细的内容将在以后的课程中专门介绍）。　　 4）PSEN（29）：片外ROM 选通信号，低电平有效。5）ALE/PROG（30）：地 址锁存信号输出端/EPROM编 程脉冲输入端。6）RST/VPD（9）：复位信号