步进电机定位系统的单片机软件设计

Ea一．忙)LOoYIhFO同雌IlON 步进电机定位系统的单片机软件设计 陈晓磊 (苏州工业职业技术学院 江苏苏州 215104) 学术论坛 摘要：本文概要用递了步进电机定位幕境的羊片机软件设计方法。主要介名了兹．蠢境软件t计的整体组^和分拳统的具体实现方法， 为步进电机的定位提供了一种易于设计和功能扩充的解决方案。 关键词：步连电机 软件设计 羊片机 中图分类号：TP3II．52 文献标识码{A 文章编号：1672--3791(2008)07(C)--0236--01 步进电机是将电脉冲信号转换为相应 角度位移或直线位移的一种特殊的电机。 当步进驱动器接收到一个电脉冲信号时， 它就驱动电机按特定的方向转动一个固定 的角度，它的旋转是以固定的角度一步一 步运行的，我们可以通过控制脉冲个数来 控制角位移量，从而达到准确定位的目的。 同时我们可以通过控制脉冲的频率来控制 电机的速度，从而减小定位误差。 随着IT技术的飞速发展，单片机应用 系统几乎覆盖了整个社会角落。本文就步 进电机定位系统的单片机软件设计进行了 介绍。该方法为构建低成本，高效，便于维 护的单片机系统提供了良好的体系框架结 构和设计思想。 1系统软件设计的整体组成 本系统选择c语占对单片机进行程序 设计。用c语言编写目标程序，编译速度 快，有良好的可移植性，而且C语言有完善 的模块程序结构，能大大缩短开发周期，增 加软件的可移植性，便于改进和扩充。 同时系统选择KeilC5l作为c语言的 开发平台。此平台支持所有兼容的仿真 器，同时支持其他第三方开发工具。优化 生成的代码效率可接近于汇编，并且能够 产生详细的警告信息和错误信息，便于程 序开发者查找错误。 1．1系统软件设计的基本框架 根据系统的具体要求，本系统软件设 计的流程图如下： 1．2系统软件设计的参数设置 本系统软件设计参数必须考虑三种对 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 步进电机转动角度与转动步数之间的关系 I电机转动角度(。)90 180 270 I电机所需步数 tOO 200 300 表2 步进电机控制信号与目的位置的关系 l控制信号 00 Ol 10 ll l H的{证甏 O。 90。 180。 2700 表3 电机具体位置与标志参数n的关系 l电机的具体位置 O。 90。 180。 270。 I I标志参数n O loo 200 300 I 应关系 ①根据所选步进电机的参数，设定转 动角度与转动步数的关系。 本系统所选的电机为二相步进电机， 步距角0．9／1．8。，为提高系统定位的精度， 我们采用半步运行状态，即电机■相八拍 工作方式，步距角为0．9。。于是得到转一 圈。电机需要运行360／0．9=400步。所以有 以下关系，见表1。 ②设置外部控制信号与电机转动具俸 位置的关系。 本系统所要定位的具体位置为：0。，90。， 180。，270。共四个位置。所以说，只要两个控制 信号即可标识。对应关系如表2。 ③设置电机位置的标志参数 为了能够区分不同的初始位置，便于程序 的设计，我们设置了个具体位置的标志参数n， 对应关系如下表3。 2系统软件设计的具体实现方法 步进电机定位系统的软件设计包括两 个主要的方面：①步进电机转动速度的控 制；②步进电机定位的控制。它们对整个 系统的精确性起着很大的作用。 2．1步进电机转动速度的控制 步进电机的转动速度，我们可以通过 单片机的定时计数器产生的脉冲信号触发 单片机的外部中断源，从而控制步进电机 驱动信号的输出。根据这一思路，本文做 了如下的设计方案。 ①编制完成定时／计数器的初始化程 序 ②根据具体要求完成定时／计数器的 中断服务程序 下面给出了中断服务程序的示例： 函数名称：voidTimer0(void)inter- ruptl using2 236科技资讯SCIENCE＆TEOHNOLOGYINFORMATION 函数功能：产生周期性脉冲信号 入口参数：无 出口参数：无 备注：触发电机驱动信号产生，调整电 机转动速度。 2．2步进电机定位的控制 步进电机定位的控制，根据系统的要 求，我们以控制信号是00为例，来说明程序 的设计方案。 本系统设定步进电机始终向同一方向 转动，不存在正反转问题。根据前面的讨 论，我们得到电机的目标位置为0。，我们必 须考虑电机目前所处的所有位置(0。，90。， 180。，270。)，分别计算电机转动的步数，使 电机到达目的位置。 3结语 本文提供了一种基于步进电机定位系 统的单片机软件方案。实验表明：用单片 机以软件方式驱动步进电机，不但可以自 由设计电机的转动速度，而且可以方便灵 活的控制运行状态，从而能够满足不同用 户的定位要求。此系统能够简化电路，降 低成本，而且便于扩充。因此。我们采用正 确灵活的设计方法，综合运用现有技术，可 有效提高单片机应用系能，扩大应用领域， 增强实用控制能力，降低开发难度。 参考文献 【lJ王忠飞，胥芳．MCS一5l单片机原理及 嵌入式系统应【M1．用西安电子科技大 学出版社，2007，1． f2l马忠梅，籍顺心，张凯．马岩单片机的C 语言应用程序设计IJ】．北京航空航天大 学出版社，1998，10． 万方数据 步进电机定位系统的单片机软件设计 作者： 陈晓磊 作者单位： 苏州工业职业技术学院,江苏苏州,215104 刊名： 科技资讯 英文刊名： SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： 2008，(21) 引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.王忠飞.胥芳 MCS-51单片机原理及嵌入式系统应 2007 2.马忠梅.籍顺心.张凯 马岩单片机的C 语言应用程序设计 1998 相似文献(10条) 1.会议论文 张富国.吴春艳.刘少学.何颖 基于P87LPC764的步进电机细分驱动软件设计 2006 本文主要研究了控制步进电机细分驱动的核心部件单片机P87LPC764,及其相关端口的使用方法.深入研究探讨了细分驱动电路的软件控制思想,及主 要程序的编写结构.本文根据控制思想绘制出相应的程序流程图,提供了部分软件程序. 2.期刊论文 宋小鹏.盛仲飚 多功能步进电机控制器软件设计 -华北工学院学报2003,24(1) 目的实现步进电机多功能控制. 方法通过单片机软件设计实现步进电机的多功能控制. 结果给出了步进电机多功能控制的单片机程序设计思想及程 序流程图. 结论采用单片机软件设计的方法使得控制器的控制功能增强, 成本低廉, 有着较高的工程应用价值. 3.期刊论文 刁红泉.颜钢锋 基于单片机的通用型五相混合式步进电机驱动器设计 -江南大学学报(自然科学版) 2004,3(2) 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了电脑绣花机系统中,现有的五相混合式步进电机驱动器存在低频转矩振荡、高频输出转矩不足和多电源供电及不通用等诸多不足之处的基础上 ,设计出一种基于单片机的通用型五相混合式步进电机驱动器.该驱动器使用单一电源供电,驱动五相电机时采用三相励磁PWM输出方式,改善了驱动的矩频 特性;同时,此驱动器在不脉冲细分的情形下,可以驱动二、三、四相步进电机.此设计在电脑绣花机系统中投入应用,并取得良好的效果. 4.期刊论文 刁红泉.胡伟雄.颜钢锋 基于单片机的改进型五相混合式步进电机驱动器设计 -工程设计学报 2004,11(1) 在高性能纺织机械尤其是电脑绣花机中,步进电机是广泛应用的执行部件电脑绣花机系统中现有五相混合式步进电机驱动器存在诸多不足之处:低频 转矩振荡、高频输出转矩不足和多电源供电等.在分析现有步进电机驱动器的基础上、结合理论分析,设计出一种基于单片机的改进型五相混合式步进电 机驱动器该驱动器使用单一电源供电,采用三相励磁PWM输出方式,改善了驱动的矩频特性,在电脑绣花机系统中投入应用.取得良好效果. 5.学位论文 司徒嘉 基于嵌入式Linux平台的绣花机电控系统软件的设计 2008 随着后PC时代的到来，嵌入式技术已渗透到各行各业以及人们的日常生活中。嵌入式技术的应用为电脑绣花机市场提供了高性能、高稳定性、低成 本的解决方案。 在分析了电脑绣花机功能需求的基础上，本文以“ARM+Linnux”为核心构建了绣花机电控系统的软件平台，完成了驱动程序和应 用程序的设计与实现工作。 采用基于三星芯片S3C2410的ARM PC/104工业板作为目标机，将安装有RedHat Linux 9的PC机作为宿主机，建立嵌入式 软件开发平台。按照系统要求对现有的Linux系统进行改造，给出了移植启动程序vivi、Linux内核以及建立嵌入式文件系统的方法及详细过程。 分析了主轴电机与步进电机协调运动的控制方法，给出了针对不同针距的控制规则。利用PWM定时器控制电机的脉冲频率，介绍了PWM定时器的配置方法 ，给出了PWM定时器驱动的结构，进而对正常刺绣、空走、停车过程的驱动程序进行了详细设计。 介绍了DSB花样文件的格式及处理方法，阐述了 用户态与内核态的交互过程。按照刺绣的一般流程和功能需求，本文给出了应用程序的实现过程，特别介绍了Qt中按键事件、软件定时器等几个关键技 术，最后设计了简洁、友好的用户界面。 6.期刊论文 白刚 计算机控制步进电机的软件设计 -大学时代（下半月学术教育版）2006(5) 传统的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路,不仅调试安装复杂,需要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改变控制方案 就一定要重新设计电路,成本较高.本文设计一种以单片机为核心的步进电机驱动系统,表现出良好的控制性能和低廉的控制成本. 7.学位论文 朱勇 一种独立式四轴步进电机运动控制器的研制 2001 该文在分析了国内外多种类型的运动控制器的基础上,设计并制作了一种以Intel8031单片机和高速脉冲发生器PCL-AK为核心器件的独立式四轴步进 电机运动控制器.该控制器具有光隔离的双脉冲(CW/CCW)或单脉冲(脉冲/方向)输出,可以实现1-4轴独立或联动控制,有位置和速度两种工作方式,用户可 通过编程实现自动加减速控制.该控制器除了具有步进控制功能以外,还具有限位、零位开关及多种开关量的光隔离输入/输出,多中对电外故障信号的中 断处理,工业标准和RS-232异步串行通讯(与计算机或专用编程器),键盘输入及LED显示等功能.为了实现该运动控制器的功能,该文设计了一种简单易学的 运动控制语言,它包括一系列运动控制指令和简单的逻辑控制指令,能实现复杂用户程序的编写.该文采用Visual C++语言编写了PC机上的编译和通讯可视 化操作界面,它能够将用户的程序文本转换为单片机容易识别的目标代码,并发送给控制器.还采用单片机C51语言编写了一套包括通讯及调试程序、键盘 及显示程序和监控程序的控制软件. 8.学位论文 蒋敏兰 二液自动混合灌胶机的智能控制系统的研制和研究 2003 该课题来源于合肥荣事达三洋电器有限责任公司,是为了适应即将投入生产的新型微波炉的生产线,实现对微波炉的内腔和面板四周自动灌胶的产品 研发项目.该论文介绍了全自动二维灌胶系统的硬件组成及软件设计,介绍了该系统的气路、液路工作原理、计量原理、液位及温度检测原理,分析了步进 电机选择的依据,步进电机运动的控制及加减速运动规律.设计研制的这种新型二液自动混合灌胶机系统在研制过程中采用了步进电机、单片机、自动计 量系统、自动混合搅拌系统以及其他一些系统,实现了系统的自动化和设计的柔性化.克服了老式灌胶机灌胶头固定不动,只能依靠自动化生产线的运动来 完成对一些简单线路板表面灌胶的局限性.该课题研制成功后该灌胶设备能够正常运行,并达到灌封微波炉现有技术资料表明的技术要求和性能,确保灌胶 符合微波炉接合和硬化后尺寸要求和外观要求. 9.学位论文 陈利 激光标刻机的软件设计及辅助设备自动化的研究 1999 激光打标是计算机技术与激光技术相结合的产物.作为一种新一代雕刻手段,激光打标以其卓越的性能倍受瞩目,现已被广泛的应用于各行业中.该论 文振镜式激光打标机的点阵打标进行了系统的改进,并对柱面打标进行了细致的研究.该论文的主要工作如下:1、简述步进电机和单片机的基本工作原理 ,分析了单片机控制步进电机的系统,介绍了控制方法;2、利用单片机控制步进电机通过曲轴调整精密光学调整架实现对光路的调节.并做成一套可对两个 二维精密微调架进行调节的控制系统;3、对激光标刻机的点阵打标进行改进,使之可以根据用户的需要进行各种字体任意字号及图形的排版、打标;4、开 发出激光标刻机的新功能,利用计算机与单片机控制步进电机的系统相结合,使之能在各种尺寸的圆柱壮工件表面进行打标. 10.学位论文 齐宁宁 基于PLC的开放式数控车控制系统研制 2006 本文以数控车床控制系统为对象，对开放式数控系统的体系结构进行了研究，以基于PLC的开放式数控车系统为切入点，对开放式数控车系统的辅助 功能实现进行了深入研究。主要内容： 1)提出了基于PLC的开放式数控车系统的总体设计方案。 2)阐述了步进电机控制原理，利用运动控制 器实现了进给系统的联动控制，利用PLC实现了步进电机的点动控制。 3)实现了基于PLC的开放式数控系统的辅助功能。 4)设计了基于PLC的 开放式数控车电气控制系统。 5)制作了基于PLC的开放式数控车系统的控制面板。 6)最后结合C616A型通用车床为例，阐述了利用自行研制 开发的数控车系统对车床数控改造的过程，并给出了加工仿真实例。 在研究过程中，研制了数控车控制系统辅助功能模块，并结合软件设计部分 形成了一套完整的基于PLC的开放式数控车控制系统。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjzx200821191.aspx 下载时间：2010年1月3日