第四章 常用控制程序的設(shè)計(jì)

第四章常用控制程序的設(shè)計(jì)第4章常用控制程序的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)量輸出接口2電機(jī)控制接口技術(shù)3報(bào)警程序設(shè)計(jì)1本章要點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4第4章常用控制程序的設(shè)計(jì)課程索引[課前思考]1.工業(yè)控制系統(tǒng)中常用報(bào)警方式有幾種?2.PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作原理?[教學(xué)要求]

掌握：報(bào)警程序設(shè)計(jì)、開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)、電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)引言

報(bào)警程序是計(jì)算機(jī)控制程序中必不可少的一部分。在控制過(guò)程中，有一些參數(shù)被限定在某一范圍，超出之后輕則會(huì)造成次品、浪費(fèi)等，重則造成設(shè)備損壞、人員傷亡等。報(bào)警程序就是提醒操作人員注意或采取緊急處理措施。本節(jié)主要內(nèi)容常用報(bào)警方式簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)越限報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.1常用報(bào)警方式4.1.1常用報(bào)警方式

一、發(fā)光報(bào)警

在設(shè)備中常用發(fā)光二極管（LED）發(fā)光報(bào)警，其電路如下。 LED驅(qū)動(dòng)電流一般為5---30mA， 74LS373（273、377，或8255等）為 數(shù)據(jù)鎖存， 74LS06（或74LS07） 為驅(qū)動(dòng)器，R為限流電阻。 R=（V-0.5）/I 0.5為L(zhǎng)ED的結(jié)電壓。 R：200 450 1000 I：22.5 10 4.5（mA） 若用白熾燈報(bào)警，則需用繼電器 進(jìn)行控制，只需將電路中的LED換成 繼電器、電阻換小一些的即可。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.1常用報(bào)警方式

二、發(fā)聲報(bào)警

在設(shè)備中，發(fā)聲報(bào)警的方法有多種，可用報(bào)警喇叭發(fā)聲、發(fā)聲芯片發(fā)聲、編程發(fā)聲、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲等。

1、報(bào)警喇叭發(fā)聲 有一種壓電式蜂鳴器，加上3—24V直流電壓，便發(fā)出“嘟、嘟、嘟……”的報(bào)警聲，電壓越高，聲音越大。

2、編程發(fā)聲 用計(jì)算機(jī)，或者利用設(shè)備中單片機(jī)，編程發(fā)聲程序，使喇叭發(fā)出各種各樣的報(bào)警聲，甚至音樂(lè)。

3、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲 使用時(shí)先錄制聲音，然后編寫(xiě)程序，可根據(jù)不同的情況，發(fā)出不同的語(yǔ)音提示。如ZY1420A語(yǔ)音模塊，分為160段，每段可錄制0.125s，錄音總長(zhǎng)度為20s。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.1常用報(bào)警方式

4、發(fā)聲芯片發(fā)聲 用發(fā)聲芯片發(fā)聲報(bào)警，是常用的方法，如汽車(chē)倒車(chē)、汽車(chē)灑水、門(mén)鈴、玩具發(fā)聲等，都是使用的發(fā)聲芯片發(fā)聲。如下表所示的KD-956X系列報(bào)警聲音芯片（見(jiàn)表4--1）。 型號(hào)聲光性能KD-9561機(jī)槍、警笛、救護(hù)車(chē)、消防車(chē)聲KD-9561B嘟嘟嘟……聲KD-9562機(jī)槍、炮彈等八種聲音KD-9562B光控報(bào)警聲KD-9562C單鍵八音KD-9563三聲二閃光KD-9565六聲五閃光4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.1常用報(bào)警方式 KD-956X系列聲音芯片主要特性： 1）工作電壓范圍寬（3---4.5V） 2）靜態(tài)電流低； 3）外接振蕩電阻可調(diào)節(jié)模擬聲音的放音節(jié)奏； （R1發(fā)生頻率，R1：180k---290k） 4）外接一只小功率三極管便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 KD956X系列聲音芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：包含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、地址計(jì)數(shù)器、控制和輸出等部分。下面為KD9561聲音芯片的外形圖、應(yīng)用電路圖和接線(xiàn)圖。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.2簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)方法可以分兩種

全軟件報(bào)警程序： 對(duì)測(cè)量的參數(shù)（溫度、壓力、流量、速度、成分等）與規(guī)定的上、下限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果做報(bào)警（聲、光）和處理。

硬件申請(qǐng)、軟件處理報(bào)警程序： 這種方法的報(bào)警判斷不是程序完成的，而是直接由電路或設(shè)備完成的，超過(guò)限定值時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷后進(jìn)行報(bào)警（聲、光）和處理。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.2簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)

一、軟件報(bào)警程序設(shè)計(jì)

如鍋爐水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要參數(shù)：水位、進(jìn)水流量、蒸汽流量。 根據(jù)鍋爐中的水位、進(jìn)水流量和蒸汽流量，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)，以保持鍋爐中的水位。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.2簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 鍋爐報(bào)警參數(shù)：

X1：水位（高、低）； X2：爐膛溫度；（高、低） X3：蒸汽壓力（低）4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.2簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 軟件報(bào)警子程序流程圖。 X1：水位（高、低） X2：爐膛溫度（高、低） X3：蒸汽壓力（低）4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.2簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 二、硬件直接報(bào)警程序設(shè)計(jì)

對(duì)于某些根據(jù)開(kāi)關(guān)量 狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)，為 了使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，可以不用 上面所說(shuō)的軟件編程判斷 報(bào)警方法，而是采用硬件 申請(qǐng) 中斷的方法，進(jìn)行報(bào) 警設(shè)計(jì)。 右圖為硬件直接報(bào)警 系統(tǒng)原理圖。04為反相器。 有參數(shù)超限便向CPU 產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，從C口輸入、 高低4位交換、再?gòu)腃口輸 出。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.3越限報(bào)警程序設(shè)計(jì) 前面講的報(bào)警程序比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中測(cè)量值在某一個(gè)范圍上下擺動(dòng)，為了避免測(cè)量值在極限值附近擺動(dòng)造成頻繁的報(bào)警，因此在上下限附近設(shè)定一個(gè)回差帶，如下圖所示。4.1報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.1.3越限報(bào)警程序設(shè)計(jì) 程序基本思想： （1）比較判斷： 將采樣、數(shù)字濾波后的數(shù)據(jù)與①該被測(cè)點(diǎn)上、下限給定值進(jìn)行比較，檢查是否越限；②或與上限復(fù)位值、下限復(fù)位值進(jìn)行比較，檢查是否復(fù)限。

（2）處理： ①如越限，則分別置上、下限標(biāo)志，并輸出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào)；②如復(fù)限，則清除相應(yīng)標(biāo)志。4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)引言

接口在工業(yè)上，被控制的對(duì)象中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，一般都是強(qiáng)電，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是弱電，要弱電去控制強(qiáng)電，就需要接口。

對(duì)于只進(jìn)行通斷控制的機(jī)構(gòu)，如電機(jī)的啟停，照明的開(kāi)關(guān)，報(bào)警的控制等，只需要開(kāi)關(guān)量來(lái)進(jìn)行控制，接口常用的器件是繼電器或可控硅。在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)中的強(qiáng)電在開(kāi)、關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，若在強(qiáng)電和弱電之間不加隔離，就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成誤動(dòng)作和損壞。因此在接口電路中，一是要放大（驅(qū)動(dòng)），二是要隔離。本節(jié)主要內(nèi)容 1、光電隔離技術(shù) 2、繼電器輸出接口技術(shù) 3、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 4、大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù) 5、可控硅接口技術(shù) 6、電磁閥接口技術(shù)4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)常用的光電隔離器的種類(lèi)有：發(fā)光二極管/光敏三極管（光敏復(fù)合晶體管、光敏電阻、光觸發(fā)可控硅）等，其工作原理如下圖所示。

工作原理：

隔離電壓：塑料封裝一般為2500V左右陶瓷封裝一般為5000---10000V左右

輸入驅(qū)動(dòng)電流：一般為10mA左右，常用7404、7406、7407等芯片驅(qū)動(dòng)。

常用的光電隔離器有4N25等，隔離電壓為2500V，驅(qū)動(dòng)電流為10mA---15mAout三極管4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)光電耦合隔離器的幾種類(lèi)型4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)

圖4—15正確的隔離

P107

4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)圖4—16不正確的隔離

P1074.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1光電隔離技術(shù)光電耦合隔離電路4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.2繼電器輸出接口技術(shù)電磁式繼電器的工作原理和應(yīng)用電路如下圖所示。驅(qū)動(dòng)電流一般為100mA左右，直流電壓5V、9V、12V、24V等

選用時(shí)應(yīng)考慮：1、額定工作電壓、電流2、接點(diǎn)負(fù)荷3、接點(diǎn)的數(shù)量與種類(lèi)（動(dòng)斷或動(dòng)開(kāi)）4、體積、封裝、工作環(huán)境、延遲時(shí)間等為高時(shí)繼電器閉合保護(hù)二極管繼電器線(xiàn)圈光電隔離器4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)電磁式繼電器在通斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，并且觸點(diǎn)容易氧化而影響可靠性。固態(tài)繼電器（SolidStateRelay）SSR是用晶體管或可控硅代替電磁式繼電器，SSR無(wú)觸點(diǎn)，響應(yīng)快，并且將光電隔離集成到一起。SSR分為直流型的和交流型的。一、直流型SSR結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)

直流SSR主要用于直流負(fù)載的場(chǎng)合輸出工作電壓30--180V（5V開(kāi)始工作）SSR控制步進(jìn)電機(jī)（下圖）。PCx=1時(shí)導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)繞組通電。保護(hù)二極管步進(jìn)電機(jī)繞組C4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)二、交流型SSR

用可控硅作開(kāi)關(guān)器件。分為過(guò)零型和移相型兩類(lèi)。用于控制交流大功率設(shè)備，如控制交流電動(dòng)機(jī)、交流電磁閥等。SSR結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)交流SSR輸出波形如下圖所示非過(guò)零型導(dǎo)通時(shí)間立即導(dǎo)通過(guò)零型導(dǎo)通時(shí)間過(guò)零型導(dǎo)通時(shí)間關(guān)斷時(shí)間相同，在過(guò)零時(shí)交流電源波形控制信號(hào)SSR兩端的電壓在導(dǎo)通時(shí)為0。非過(guò)零型SSR，加上控制信號(hào)便導(dǎo)通必須在負(fù)載電源電壓接近零且輸入控制信號(hào)有效,負(fù)載才導(dǎo)通4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)交流SSR控制交流電機(jī)原理圖如下圖所示。

RP、CP組成浪涌電壓保護(hù)電路（對(duì)50Hz的阻抗約為32K），RM為壓敏電阻，用作過(guò)壓保護(hù)（保護(hù)SSR）。PC0=0，A繞組通電電機(jī)正轉(zhuǎn)；PC0=1，B繞組通電電機(jī)反轉(zhuǎn)交流固態(tài)繼電器4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.4大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)

場(chǎng)效應(yīng)管特點(diǎn)：輸入阻抗高、關(guān)斷漏電流小、響應(yīng)快，體積小、價(jià)格低。

IRF系列場(chǎng)效應(yīng)管特性：電流從幾毫安---幾十安；耐壓從幾十伏---幾百伏。

使用時(shí)注意加光電保護(hù)，如用4N25等光電隔離器。G：柵極，控制端；D：漏極，接電源正極S：源極，接電源負(fù)極

主要用于直流設(shè)備4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.4大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)大功率場(chǎng)效應(yīng)管控制步進(jìn)電機(jī)原理圖

場(chǎng)效應(yīng)管型號(hào)為IRF640，PCx為1時(shí)對(duì)應(yīng)繞組導(dǎo)通，為0時(shí)對(duì)應(yīng)繞組關(guān)閉。 三個(gè)繞組按規(guī)律交替導(dǎo)通，步進(jìn)電機(jī)才會(huì)旋轉(zhuǎn)。場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)光電隔離器浪涌電壓保護(hù)電路，保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管步進(jìn)電機(jī)繞組A保護(hù)二極管4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)可控硅（SiliconControlledRectifier(整流器)）SCR，也叫晶閘管，是一種大功率器件。

特點(diǎn)：效率高、壽命長(zhǎng)、體積小。

應(yīng)用：作大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)以小功率控制大功率。在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。

分類(lèi)：分為單向可控硅和雙向可控硅。

一、單向可控硅A陽(yáng)極、K陰極、G控制極4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)

幾個(gè)參量：

觸發(fā)電流IT：Ig>IT時(shí)導(dǎo)通；控制角α；導(dǎo)通角θ；Ig為柵極電流截止：UA≤UK。單向可控硅的單向?qū)üδ?，多用于直流大電流?chǎng)合的開(kāi)關(guān)。在交流系統(tǒng)中用做大功率整流。IT導(dǎo)通4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)

二、雙向可控硅

又叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱(chēng)TRIAC。

工作原理：控制極G加正向脈沖則正向?qū)ǎ臃聪蛎}沖則反向?qū)?。也?huì)截止。

特點(diǎn)與應(yīng)用：控制簡(jiǎn)單，無(wú)耐壓?jiǎn)栴}，作交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。G4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù) 用雙向可控硅控制交流電加熱爐的原理圖：

上半部分為可控硅控制電路，下半部分為交流電過(guò)零探測(cè)電路，每過(guò)一次零便產(chǎn)生一個(gè)脈沖的下降沿，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后，向D0發(fā)出同步觸發(fā)脈沖，使可控硅導(dǎo)通。 注意：每半個(gè)周期給可控硅一個(gè)同步脈沖，電壓不小于4V，脈沖寬度不小于20s。D0為低時(shí)導(dǎo)通。此電路復(fù)雜，采用圖4-26電路簡(jiǎn)單。光電隔離器產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)此電路復(fù)雜，采用圖4-26電路簡(jiǎn)單。4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5可控硅接口技術(shù)VbVctt4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.6電磁閥接口技術(shù)

電磁是受通電線(xiàn)圈電磁力控制開(kāi)閉的閥體。廣泛應(yīng)用于氣體、液體開(kāi)關(guān)閥門(mén)。

結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示。4.2開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.6電磁閥接口技術(shù)電磁閥的種類(lèi)：有交流和直流兩種。

交流電磁閥使用方便，但容易震動(dòng)、啟動(dòng)電流大；直流電磁閥需專(zhuān)門(mén)電源，如12V、24V、48V等。交流電磁閥的接口電路如下圖所示。

雙向可控硅的選擇：對(duì)中小型的交流電磁閥，可選3A、600V的。為過(guò)零觸發(fā)光電耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)芯片為低時(shí)可控硅導(dǎo)通4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)概述

電動(dòng)機(jī)是被廣泛應(yīng)用的原動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)的控制要求越來(lái)越高：?jiǎn)?、停、逆轉(zhuǎn)快速，調(diào)速快、準(zhǔn)。

電動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)展：電機(jī)控制元件經(jīng)歷了從交流放大器到磁放大器、可控離子變速器、可控硅、計(jì)算機(jī)控制。

計(jì)算機(jī)控制又分為微機(jī)控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制裝置和專(zhuān)用控制板卡等，并且采用了復(fù)雜的控制算法。

脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，在直流小功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速中已經(jīng)成熟，在直流中、小功率方面正在迅速取代可控硅SCR直流調(diào)速系統(tǒng)，但在交流和大功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速方面尚屬研究中。

電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢(shì)：微型化、智能化、一體化，即將以微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）為核心的控制器做到電動(dòng)機(jī)上。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)概述本節(jié)主要內(nèi)容1、小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理2、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)3、脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)5、交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理

脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）PWM原理小功率直流電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成，定子可以是磁極或勵(lì)磁繞組。

其轉(zhuǎn)速與加在轉(zhuǎn)子電樞上的電壓Ua有關(guān)，Ua↑→轉(zhuǎn)速V↑；所加電壓極性改變，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。據(jù)此原理，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓接通和斷開(kāi)的時(shí)間比（即占空比）來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法就稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制PWM。

脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式（平均轉(zhuǎn)速）：Vd=Vmax*D

Vd----電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速Vmax全通電時(shí)速度（最大）

D=t1/T----占空比，t1是通電時(shí)間，T是脈寬周期。D≤1。

Vd∝D，與單純的周期T無(wú)關(guān)

Vd與D的關(guān)系如下頁(yè)圖所示4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理定子繞組及產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子電樞4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)1、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的組成由五部分組成：

（1）占空比D的設(shè)定1）用電位器調(diào)節(jié)、2）用撥碼開(kāi)關(guān)、3）用數(shù)字鍵盤(pán)

（2）脈沖寬度發(fā)生器軟件編程

（3）驅(qū)動(dòng)器TTL放大電路

（4）電子開(kāi)關(guān)用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅、繼電器

（5）電動(dòng)機(jī)4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

Vd與D只是近似的線(xiàn)性關(guān)系，與單純的周期T無(wú)關(guān)（與步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速脈沖不同，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比）。在D不變的情況下，T越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速越平穩(wěn)。 4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

2、電動(dòng)機(jī)控制接口上圖中的第3、4兩部分即為接口部分。直流電機(jī)與微機(jī)的接口有以下4種方法：

（1）光電隔離器+大功率場(chǎng)效應(yīng)管

適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低

（2）固態(tài)繼電器適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低

（3）專(zhuān)用接口芯片如L290、L291、L292等，價(jià)高、但可靠

（4）專(zhuān)用接口板如7501、7502，主要用于STD或PC機(jī)系統(tǒng) 如用單片機(jī)控制，即可產(chǎn)生并輸出調(diào)制脈沖，再加上光電隔離器+大功率場(chǎng)效應(yīng)管，或者加上固態(tài)繼電器就構(gòu)成了接口部件和脈寬調(diào)速控制器。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、脈寬占空比設(shè)計(jì)由脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式：Vd=Vmax*D電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速Vd、全通電時(shí)速度Vmax已知，對(duì)于給定的平均轉(zhuǎn)速Vd，便可計(jì)算出占空比D。占空比D=t1/T，t1是通電時(shí)間，t2是斷電時(shí)間。脈寬周期T=t1+t2

1、軟件計(jì)數(shù)法

設(shè)單位時(shí)間（t0）計(jì)一個(gè)數(shù)，則通電時(shí)間t1計(jì)數(shù)N1=t1/t0，斷電時(shí)間t2計(jì)數(shù)N2=t2/t0，在脈沖輸出端，輸出高電平計(jì)數(shù)N1，輸出低電平計(jì)數(shù)N2，并讓輸出端如此循環(huán)輸出即可。2、硬件計(jì)數(shù)法用硬件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，分別輸出高電平和低電平，也如此循環(huán)輸出即可。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制原理正轉(zhuǎn)：SW1、SW4閉合反轉(zhuǎn)：SW2、SW3閉合剎車(chē)：SW2、SW4閉合 （或SW1、SW3閉合）滑行：SW1、SW2、SW3、SW4全部斷開(kāi)

4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制數(shù)據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)PA1PA0SW1SW2SW3SW410正轉(zhuǎn)100101反轉(zhuǎn)011011剎車(chē)010100滑行0000雙向控制電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)真值表PA0、PA1為0時(shí)，SW1、SW3才有可能導(dǎo)通SWx狀態(tài)：PA0、1為1時(shí)導(dǎo)通，為0時(shí)截止SWx用的是場(chǎng)效應(yīng)管PB0---PB7：設(shè)置脈沖寬度，即方波的占空比74LS125：四總線(xiàn)三態(tài)緩沖器三、電動(dòng)機(jī)控制接口電路4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1、流程圖（右圖）2、8086匯編程序

4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

為了提高電動(dòng)機(jī)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的精度，通常采用閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)。

閉環(huán)系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)回路，意在將檢測(cè)到的速度與給定值比較，并由數(shù)字調(diào)節(jié)器（PID）進(jìn)行調(diào)節(jié)。其原理框圖如左圖所示。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

一、測(cè)速發(fā)電機(jī)1、測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。根據(jù)結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，分為直流和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。

測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理：用被控制的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子所形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線(xiàn)，便產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即有電壓。轉(zhuǎn)速越高，電壓越高。電壓便與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，由此得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。

測(cè)速發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是分辨率較高，價(jià)格較低。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

2、直流閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

二、數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器，是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一種裝置。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最常用的是碼盤(pán)式轉(zhuǎn)速傳感器。下圖為增量式和絕對(duì)式碼盤(pán)。4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

1、增量式碼盤(pán)的工作原理增量式碼盤(pán)的脈沖輸入到計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)器，其轉(zhuǎn)速公式為：

nm=60*Nc/n/t1（轉(zhuǎn)/分） 式中：nm----轉(zhuǎn)速，單位為r/min Nc----在t1時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù) n----碼盤(pán)上一周的縫隙數(shù) t1----測(cè)速時(shí)間，單位為秒 Nc/n：為在t1時(shí)間內(nèi)碼盤(pán)轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)

2、絕對(duì)式碼盤(pán)的工作原理有數(shù)字的方格示透光，無(wú)數(shù)字的方格示不透光，透光的地方經(jīng)光敏元件輸出1，不透光的地方經(jīng)光敏元件輸出0。每一個(gè)位圈需要一個(gè)光敏元件，8個(gè)位圈需要8個(gè)光敏元件，可以計(jì)數(shù)256。8位光敏元件輸出的數(shù)據(jù)，可以直接接到計(jì)算機(jī)的數(shù)字量輸入端口。每隔一段時(shí)間讀一次數(shù)據(jù)，兩次的數(shù)據(jù)差除以碼盤(pán)上的縫隙數(shù)，即為轉(zhuǎn)的圈數(shù)。轉(zhuǎn)速=兩次的數(shù)據(jù)差/碼盤(pán)上外圈的縫隙數(shù)/時(shí)間111111111188888888123456789101112131415161718192022222222224444444441616161616轉(zhuǎn)速仍然可以用前面的公式，Nc理解為數(shù)據(jù)差D0位圈D1位圈D2位圈D3位圈D4位圈最外圈有數(shù)字的格為透光總格數(shù)4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.5交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)

1、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速正在研究發(fā)展中交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速比較復(fù)雜，是一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域，有待進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。此處作簡(jiǎn)單介紹。

2、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的的特點(diǎn)1）電流作正反兩個(gè)方向流動(dòng)；2）電壓較高（220V---380V）需要加光電隔離，常用交流固態(tài)繼電器。3、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路4.3電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.5交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)

3、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路

PC0=1，PC1=0，A相導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。

PC0=0，PC1=1，B相導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

PC0=0，PC1=0，A相與B相均關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。

R4與電容C的作用是消除伺服電機(jī)關(guān)斷時(shí)的浪涌電壓。

光敏電阻R2和電阻R3的作用是組成過(guò)零檢測(cè)電路，產(chǎn)生雙向觸發(fā)脈沖。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)

步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度高旋轉(zhuǎn)單位是“步”，一步的最小轉(zhuǎn)角可以小到0.36度（最大轉(zhuǎn)角達(dá)到90度）。步進(jìn)電機(jī)若前進(jìn)一定的步數(shù)，然后再后退相同的步數(shù)，則可精確的回到原來(lái)的位置。

步進(jìn)電機(jī)啟、停速度快能夠在“一剎那”間使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或停止，在快速啟停時(shí)不會(huì)失掉一步。一般轉(zhuǎn)速為200---1000步/秒。

步進(jìn)電機(jī)在定位場(chǎng)所得到了廣泛的應(yīng)用如：在繪圖儀、打印機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等設(shè)備及光學(xué)儀器中應(yīng)用。其定位不需要位移傳感器測(cè)定位置。概述---步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 本節(jié)內(nèi)容1、步進(jìn)電機(jī)工作原理2、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理3、步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)4、步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的計(jì)算方法5、步進(jìn)電機(jī)的變速控制4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示（是一個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)）。

1、結(jié)構(gòu)

1）定子是磁極，相對(duì)著的是一對(duì)（三相步進(jìn)電機(jī)有三對(duì)磁極），每個(gè)磁極外形是均勻的5個(gè)矩形小齒。

2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子上無(wú)線(xiàn)圈，外形是分布均勻的40個(gè)矩形小齒，相鄰兩齒的夾角為9度。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理

2、工作原理

定子各相（AA’、BB’、CC’）相差120度依次單獨(dú)通電，則定子所產(chǎn)生的磁場(chǎng)按AA’、BB’、CC’、AA’、BB’、……順序旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理

AA’上通電時(shí)為了構(gòu)成閉合的磁力線(xiàn)、并且使磁阻最小，轉(zhuǎn)子上的齒要與定子AA’上的齒對(duì)齊。設(shè)轉(zhuǎn)子與定子A相中間的齒相對(duì)的齒記為0號(hào)齒。

BB’上通電時(shí)為了構(gòu)成閉合的磁力線(xiàn)、并且使磁阻最小，轉(zhuǎn)子上的齒也要與定子BB’上的齒對(duì)齊。轉(zhuǎn)子上與定子B相中間應(yīng)該對(duì)齊的齒號(hào)為120°/9°=13.33，不是整數(shù)，即轉(zhuǎn)子與定子上的齒未對(duì)齊，則磁阻大，為減小磁阻，轉(zhuǎn)子要旋轉(zhuǎn)。第13、14號(hào)齒距離B相中間的角度分別為3°和6°，因此13號(hào)齒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3°與定子齒對(duì)齊。

CC’相通電同樣的道理，轉(zhuǎn)子仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3°。定子按A→B→C→A→B→……通電時(shí)，則轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

步距角每步的轉(zhuǎn)角為3°，即步距角為3°。

通電一周的旋轉(zhuǎn)角度按照A→B→C→A順序通電一周，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)9°。

反轉(zhuǎn)方法

若通電順序反過(guò)來(lái)，按C→B→A→C通電，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。

3、步距角Qs計(jì)算公式

Qs=360°/(N*Zr)式中：Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；N=Mc*C為通電一周的拍數(shù)，叫運(yùn)行拍數(shù)。其中Mc為繞組相數(shù)；C為狀態(tài)數(shù)，采用（單、雙）三拍時(shí)C=1，采用（單、雙）六拍時(shí)C=2。如三相三拍，步距角為3°；三相六拍，步距角為1.5°。括號(hào)內(nèi)為每轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如下圖所示，主要有三部分組成。

步進(jìn)控制器由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯、正反控制門(mén)等組成。

步進(jìn)控制器線(xiàn)路復(fù)雜、成本高。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用軟件編程代替了步進(jìn)控制器，可靠、成本低、控制方便，應(yīng)用廣泛。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理典型的微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)如下圖所示計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)需要解決的問(wèn)題：1）脈沖序列的產(chǎn)生2）方向控制3）程序設(shè)計(jì)4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理

1、脈沖序列的生成脈沖序列如右圖所示

1）脈沖周期的實(shí)現(xiàn)

脈沖周期=通電時(shí)間+斷電時(shí)間。

通電時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出高電平使開(kāi)關(guān)閉合；斷電時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出低電平使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

通電和斷電時(shí)間的控制，可以用定時(shí)器，也可以用軟件延時(shí)。

周期決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；占空比決定了功率。

2）脈沖高度脈沖高度決定于元器件，對(duì)TTL電平為0---5V，對(duì)CMOS電平一般為0---10V。常用的接口電路多為0---5V。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理2、方向控制常用的步進(jìn)電機(jī)有三相、四相、五相、六相。旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序有關(guān)。以三相步進(jìn)電機(jī)為例

三相步進(jìn)電機(jī)有三種工作方式：

1）單三拍，通電順序?yàn)椤鶤→B→C→

2）雙三拍，通電順序?yàn)椤鶤B→BC→CA→

3）單雙交替六拍，通電順序?yàn)椤鶤→AB→B→BC→C→CA→

若按上述通電順序?yàn)檎D(zhuǎn)，則反向通電步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。關(guān)于四相、五相、六相步進(jìn)電機(jī)的通電方式與此相似，從略。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理三種控制模型1、三相單三拍步序控制位通電狀態(tài)控制數(shù)據(jù)PC2/C相PC1/B相PC0/A相1001A01H2010B02H3100C04H步序控制位通電狀態(tài)控制數(shù)據(jù)PC2/C相PC1/B相PC0/A相1011AB03H2110BC06H3101CA05H2、三相雙三拍4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理步序控制位通電狀態(tài)控制數(shù)據(jù)PC2/C相PC1/B相PC0/A相1001A01H2011AB03H3010B02H4110BC06H5100C04H6101CA05H3、三相六拍4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理

1、步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口電路

1）接口電路之一----無(wú)光電隔離

PCx=0導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)繞組通電PCx=1截止，對(duì)應(yīng)繞組斷電（與前面表中所述相反）大功率復(fù)合管，起開(kāi)關(guān)作用。為達(dá)林頓管4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)

2）接口電路之二----有光電隔離

PCx=1導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)繞組通電PCx=0截止，對(duì)應(yīng)繞組斷電（與前面表中所述相同）4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)2.步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：★判斷旋轉(zhuǎn)方向；★按順序傳送控制脈沖；★判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。因此，步進(jìn)電機(jī)控制程序就是完成環(huán)型分配器的任務(wù)，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度和位移之目的（1）程序框圖

下面以三相雙三拍為例說(shuō)明這類(lèi)程序的設(shè)計(jì)，4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)（2）程序根據(jù)圖4-50可寫(xiě)出如下步進(jìn)電機(jī)控制程序

ORG 0100H ROUNT1：MOV A，#N ；步進(jìn)電機(jī)步數(shù)→A JNB 00H，LOOP2 ；反向，轉(zhuǎn)LOOP2 LOOP1：MOV P1，#03H ；正向，輸出第一拍 ACALL DELAY ；延時(shí) DEC A ；A＝0，轉(zhuǎn)DONE JZ DONE MOV P1，06H ；輸出第二拍 ACALL DELAY ；延時(shí) DEC A ；A＝0，轉(zhuǎn)DONE JZ DONE MOV P1，05H ；輸出第三拍 ACALL DELAY ；延時(shí) DEC A ；A≠0，轉(zhuǎn)LOOP1 JNZLOOP1

4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)（2）程序根據(jù)圖4-50可寫(xiě)出如下步進(jìn)電機(jī)控制程序

AJMPDONE ；A＝0，轉(zhuǎn)DONELOOP2：MOV P1，03H ；反向，輸出第一拍

ACALLDELAY；延時(shí)DECA；A＝0，轉(zhuǎn)DONJZ DONE MOVP1，05H ；輸出第二拍 ACALLDELAY ；延時(shí)DEC A JZ DONE ； MOV P1，06H ；輸出第三拍 ACALLDELAY ；延時(shí) DEC A ；A≠0，轉(zhuǎn)LOOP2 JNZ LOOP2DONE：RETDELAY：

4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)

以上程序設(shè)計(jì)方法對(duì)于節(jié)拍比較少的程序是可行的。但是，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的節(jié)拍數(shù)比較多（如三相六拍、六相十二拍等）時(shí)，用這種立即數(shù)傳送法將會(huì)使程序很長(zhǎng)，因而占用很多個(gè)存儲(chǔ)器單元。所以，對(duì)于節(jié)拍比較多的控制程序，通常采用循環(huán)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)（3）循環(huán)程序作法：把環(huán)型節(jié)拍的控制模型按順序存放在內(nèi)存單元中，逐一從單元中取出控制模型并輸出。節(jié)拍越多，優(yōu)越性越顯著。以三相六拍為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，其流程圖如圖4—51所示。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)圖4—51三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制程序框圖4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)

ORG 8100HROUTN2： MOV R2， COUNT ；步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)LOOP0： MOV R3， #00H MOVDPTR，#POINT ；送控制模型指針 JNB 00H， LOOP2 ；反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)LOOP2 LOOP1： MOV A， R3 ；取控制模型 MOVC A， @A+DPTR JZ LOOP0 ；控制模型為00H，轉(zhuǎn)LOOP0 MOV P1， A ；輸出控制模型 ACALL DELAY ；延時(shí) INC R3 ；控制步數(shù)加1 DJNZ R2， LOOP1 ；步數(shù)未走完，繼續(xù) RET圖4-47所示三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制程序如下：4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)圖4-47所示三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制程序如下：LOOP2：MOV A，R3 ；求反向控制模型的偏移量 ADD A，#07H MOV R3，A AJAMP LOOP1DELAY：

；延時(shí)程序

POINT DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H；反向控制模型COUNT EQU30H, POINTEQU 0150H

4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.3步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)兩個(gè)重要的參數(shù):步數(shù)N控制步進(jìn)電機(jī)的定位精度。延時(shí)時(shí)間DELAY控制其步進(jìn)的速率。

對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，步數(shù)控制的目的是精確地到達(dá)指定的位置；速度的控制是通過(guò)單位時(shí)間的步數(shù)實(shí)現(xiàn)的，主要是計(jì)算相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間。

1、步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定

由給出的轉(zhuǎn)角或位移量，計(jì)算出步數(shù)。

1）轉(zhuǎn)角與步數(shù)的關(guān)系如：用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)10圈的電位器來(lái)調(diào)整電壓，假定調(diào)節(jié)范圍是0---10V，現(xiàn)在要求把電壓從2V升到2.1V，計(jì)算旋轉(zhuǎn)的步數(shù)N。

先計(jì)算需要轉(zhuǎn)過(guò)的角度X

X=（2.1－2）*（（360*10）／10）＝36°若用三相三拍方式控制，其步距角為3°，所以步數(shù)N為N=36/3=12（步）括號(hào)內(nèi)為每1伏電壓轉(zhuǎn)過(guò)的角度4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.4步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的計(jì)算方法

2）同理可以求出位移量與步數(shù)之間的關(guān)系

先計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈的位移量，再計(jì)算每一步的位移量，最后算總步數(shù)。2、步進(jìn)電機(jī)速度的確定步進(jìn)電機(jī)速度控制的方法就是控制脈沖之間的時(shí)間間隔。只要速度給定，便可計(jì)算出脈沖之間的時(shí)間間隔。如要求步進(jìn)電機(jī)2秒鐘轉(zhuǎn)10圈，則每一步需要的時(shí)間T為

T＝每圈時(shí)間／每圈的步數(shù)＝（2000ms/10）／（N*Zr）＝200ms／（3*2*40）＝833μs只要在輸出一個(gè)脈沖后延時(shí)833μs，即可滿(mǎn)足速度之要求。括號(hào)內(nèi)為每一圈的步數(shù)N=Mc*C三相六拍4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.4步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的計(jì)算方法

1）必須要變速運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)和停止過(guò)程時(shí)的速度應(yīng)該比正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度低，特別是剛啟動(dòng)和最后停下來(lái)時(shí)，速度應(yīng)該更低，否則由于慣性步進(jìn)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)“失步”（多走了步或少走了步），失去其精確性。為確保步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的精確性和快速，必須變速運(yùn)行。

2）變速原理在啟動(dòng)過(guò)程脈沖周期由長(zhǎng)（頻率低）變短，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度；在停止過(guò)程脈沖周期由短變長(zhǎng)，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)恼＾D(zhuǎn)速緩慢下降至0。變化時(shí)間約0.1---1s。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)脈沖周期要短（頻率高），速度要高。右圖為變速運(yùn)行控制脈沖頻率變化曲線(xiàn)。4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.5步進(jìn)電機(jī)的變速控制

1、變速方法之一----改變控制方式如在三相步進(jìn)電機(jī)中，啟動(dòng)或停止時(shí)，用三相六拍控制，大約經(jīng)過(guò)0.1s后改為三相三拍控制。

2、變速方法之二----改變脈沖時(shí)間間隔控制剛啟動(dòng)時(shí)脈沖間隔長(zhǎng)，啟動(dòng)過(guò)程脈沖間隔均勻變短，直到速度達(dá)正常值；停止時(shí)，在停止過(guò)程脈沖間隔均勻變短，直到停止。DELY:PUSHBXPUSHCX MOVBX,100;延時(shí)子程序DELY1: MOVCX,10000 LOOP$ DEC BX JNZDELY1 POPCX POPBXRETDELY:PUSHBXPUSHCX MOVBX,NUM;延時(shí)子程序DELY1: MOVCX,10000 LOOP$ DEC BX JNZDELY1 POPCX POPBXRET4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.5步進(jìn)電機(jī)的變速控制變延時(shí)程序段： NUM DB 120

啟動(dòng)時(shí)NUM值不斷減小，直至到1：

DEC NUM停止時(shí)NUM值不斷增大，直至到120：

INC NUM

3、變速方法之三----用定時(shí)器改變脈沖時(shí)間間隔控制如用8253定時(shí)，啟動(dòng)時(shí)，初值不斷減小，使脈沖頻率不斷增加；停止時(shí)，初值不斷增大，使脈沖頻率不斷降低。DELY:PUSHBXPUSHCX MOVBX,NUM;延時(shí)子程序DELY1: MOVCX,10000