运行频率下步进电机所提供的转矩，又不能超过这个转矩。.步进电机的的脉冲分配步进电机的步进要求按定的顺序及频率接通和断开步进电机的控制绕组，这样步进电机才能按要求启动运转和停止。所以这就需要脉冲分配。以提供步进电机所需要的脉冲信号。要使步进电机按要求步进，就要确定的给出脉冲分配，加到功率放大器输入端。实现脉冲环行分配的方法有三种。种是采用计算机软件，利用查表或计算的方法来进行脉冲的环行分配。把相应的状态代码列入程序数据表中，通过软件可顺次在数据表中提取数据并通过输出接口输出即可，通过正向顺序读取和反向顺序读取数据表可控制电机进行正反转，通过控制读取次的时间间隔可控制电动机的转速。该方法能充分利用计算机软件资源以降低硬件成本，尤其是对多相的脉冲分配具有更大的优点。但由于软件分配法占用计算机的运行时间，易影响步进电机的运行速度。另种是采用小规模集成电路搭接而成的环行分配器。这种方式灵活性大，可搭接任意相任意通电顺序的环行分配器，同时在工作时不占计算机的工作时间。第三种即采用专用的环行分配器件。如市售的即为种三相步进电机专用环行分配器。它可以实现三相步进电机的各种环行分配，使用方便接口简单。本系统采用软件分配法来进行脉冲的分配。三相六拍工作方式的脉冲分配的时序图如图所示。在此方式下，绕组的通电顺序是，正转时，按反转时，按进行。图三相六拍脉冲时序图三相六拍控制方式的通电状态参看表，可知正转时口应循环输出控制字，反转时口应循环输出控制字。在输出最后个控制字正转或反转后，要修改控制字地址指针，即地址指针重新赋值。表步进电机三相六拍环行脉冲分配状态表节拍序号通电相相相相控制字方向正转反向在输出每个控制字之前，判断地址指针中的内容是否为。如果是，则地址指针重新指向第个控制字否则，直接将地址指针中的内容输出到口中，然后地址指针加。如此循环，便实现步进电机的连续运转。.步进电机的驱动电源从计算机输出口或从环行分配器输出的信号脉冲电流般只有几个毫安，不能直接驱动步进电机，必须采用功率放大器将脉冲电流进行放大，使其增大到几至十几安培，从而驱动步进电机运转。步进电机的工作特性在很大程度上取决于驱动电源的特性，对其每相绕组来说，驱动电源相当于个电流无触点开关，理想的驱动电源应使通过绕组的电流尽量接近矩形波。由于电机绕组有很大的电感，要做到这点是困难的。传统的双极型功率晶体管驱动电路有两种型式，种是应用于小功率步进电机的单电源驱动线路，另种是应用于功率步进电机的高低压双电源驱动线路。这两种电路的共同问题是损耗大，效率低，而且大功率管易发生击穿故障。本控制系统采用步进电机驱动，内含四组达灵顿晶体管，使步进电机有足够大的驱动电流，各个极有的输入电流，才可使导通。每个输入可承受的最大电流为，非常适合来驱动步进电机！因为极需要的输入电流方可导通，所以要用缓冲器来推动，其可用的组件有。.步进电机及其驱动电路的设计步进电机的技术参数具体的产品的型号为技术数据见表表步进电机技术数据相数步距角电压相电流最大静转矩.空载启动频率电感电阻分配方式外形尺寸轴径重量转子转动惯量相六拍步进电机驱动电路的设计输出通道的设计内容是确定通道结构和元件装置，合理选择驱动电路。本系统的输出通道也就是控制步进电机的通道，由于的口可以作为输出使用，所以将其作为输出通道的控制端口，采用三相六拍的步进电机进行并行控制需要口中的六位。另外，单片机与步进电机的接口由专用的控制装置来实现。步进电机的脉冲分配由单片机通过软件控制构成环行分配器。除了上面的，个完整的步进电机的控制还需要光电隔离器。光电隔离器的作用的把步进电机与单片机隔离开来，即把强电部分与弱电部分隔开，以保护单片机在步进电机漏电的时候单片机不会被损坏。光电隔离器是隔离器的种,它是把发光器件与光敏接受器件集成在起,或用根光导纤维把两部分连接起来的器件。通常发光器件为发光二极管,光接受器件为光敏晶体管等。加在发光器件上的电信号为耦合器的输入信号,接受器件输出的信号为隔离器的输出信号。当有输入信号加在光电隔离器的输入端时,发光器件发光,光敏管受光照射产生光电流,使输出端产生相应的电信号,于是实现了光电的传输和转换。其主要特点是以光为媒介实现电信号的传输,而且器件的输入和输出之间在电气上完全是绝缘的。从结构上看,光电隔离器由发光二极管和光敏晶体管封装在同个管壳内组成,其表示符号如图所示。它们在结构排列上使辐射能量有效地耦合到光敏晶体管上,般有金属封装和塑料封装两种形式。金属封装采用金属外壳并用玻璃绝缘,芯片采用环焊以保证发光管与接受管对准。塑料封装采用双列直插式结构,管芯先装于管脚上,中间用透明树脂固定,具有聚光作用,故灵敏度较高,是目前应用较多的种。图光电隔离器原理图本控制系统选用型光电耦合器。引脚如图图型光电耦合器引脚每个型光电耦合器有四个光电隔离器，所以本系统需要两个这样的光电耦合器，实现单片机与步进电机的隔离。微处理器的选择微处理器的主要性能指标是位数主频寻址能力指令系统内部寄存器情况等。位数是重要的指标，除了影响运算精度外，还关系到指令系统的功能寻址能力以及操作速度等。主频影响操作速度。寻址能力决定可能的最大存储容量。指令系统性能影响数据处理输入输出等操作功能以及编程的方便性。内部寄存器的数量和功能也和操作方便性有关。此外，单片机都带有定数量的内部，还有内部或其它器件。考虑到需要满足的要求及经济因素，本系统选择单片机。单片机简介单片机是种单片机系列的名称，由公司研发，是目前国内广泛应用的单片机，属于这系列的单片机型号有许多种，包括等，它们的基本组成和基本性能都是相同的，但是性能上略有差别。单片机是在块芯片上集成了定时器计数器和多种功能的端口等台计算机所需要的基本功能部件。单片机内部包含了下列的几个部件个位个片内震荡器及时钟电路字节程序存储器字节数据存储器两个位可编程定时器计数器个可编程全双工串行口四个位可编程并行口字节外部数据存储器和字节程序存储器扩展控制电路五个中断源，两个优先级嵌套中断机构。以上部分通过总线连接。系列单片机的引脚系列单片机中各种型号的引脚是相互兼容的，而绝大多数都采用引脚的双列直插封装方式。如图所示图引脚图的引脚功能主电源引脚和脚接电压脚接地。外接晶体引脚和脚接外部晶体的个引脚。在单片机内部，它是个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对单片机，此引脚应接地对单片机，此引脚作为驱动端。脚接外晶体的另端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端对，此引脚应悬浮。控制或与其它电源复用引脚和脚当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与引脚之间连接个约.的下拉电阻，与引脚之间连接个约的电容，以保证可靠地复位。掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部的数据不丢失。当主电源下掉到低于规定的电平，而在其规定的电压范围.内，就向内部提供备用电源。脚当访问外部存贮器时，允许地址锁存的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过个脉冲。端可以驱动吸收或输出电流个型的输入电路。对于单片机如，在编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。脚此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令或常数期间，每个机器周期两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。同样可以驱动吸收或输出个型的输入。引脚当端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在程序计数器值超过对或对时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的来说，无内部程序存储器，所以脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。输入输出引脚共根口脚至脚是双向位三态口，在外接存储器时，与地址总线的低位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动个型的负载。口脚至脚是准双向位口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向口。口能驱动吸收或输出电流个型的负载。口脚至脚是准双向位口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高位地址总线送出高位地址。在对编程和程序验证期间，它接收高位地址。可以驱动吸收或输出电流个型的负载。口脚至脚是准双向位口，在中，这个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。能驱动吸收或输出电流个型的负载。键盘操作的接口电路设计.键盘操作实现的功能分析参数设定本系统在开始运行之前要求输入步进电机匀速的运行速度和运行的总步数，所以要进行按键输入数值以传入参数。系统启动停止等操作为了实现系统的启动停止和正反转，要设置相应的按键和开关进行功能键的处理。根据上面对键盘要求的分析，考虑到本系统还要求有显示功能，所以选用并行接口芯片作为键盘与显示接口。.芯片简介单片机是公司的产品，公司的配套接口芯片与单片机的接口最为简单可靠。是用系列的通用可编程并行输入输出接口芯片。它也可以和单片机系统相连，以扩展系统的端口，与单片机相连时是作为外部单元来处理的。它具有三个位并行输入输出口，具有三种工作方式，可通过程序来改变其工作方式，因而其使用起来灵活方便，通用性强，可以作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。的引脚功能有个引脚，采用双列直插式封装，如图图引脚图各个引脚的功能三态双向数据总线，与数据传送的通道，当执行输入输出指令时，通过它实现位数据的读写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许与进行通讯。读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许通过数据总线向发送数据或状态信息，即从读取信息或数据写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许将数据或控制字写入。复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器包括控制寄存器均被清除，所有口均被置成输入方式。端口地址总线，中有端口和个内部控制字寄存器，共个端口，由输入地址信号来寻址。端口输入输出线，个位的数据输出锁存器缓冲器，个位的数据输入锁存器。端口输入输出线，个位的锁存器，个位的输入输出缓冲器。端口输入输出线，个位的数据输出锁存器缓冲器，个位的数据输入缓冲器。端口可以通过工作方式设定而分成个位的端口，每个位的端口包含个位的锁存器，分别与端口和端口配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。.矩阵式键盘扫描方式工作原理与去抖动的方法无键按下时，各行线均为高电平。当采用列线输出低电平时，有键按下相应行线上出现低电平。根据此原理，对整个键盘进行扫描，即不断对列线逐列置低电平，然后检查行线输入状态，确定按键情况。若无键按下时，行线与列线断开，行线上全是高电平，当有键按下时，总有键把行列短接，使行线端口不全为高电平，即不全为。此时读到的键值就是按下的键。扫描全部键盘时间很短，仅十几微秒，而按键时间次至少几十毫秒，所以只要有键按下，都能被扫描到。键是机械开关结构，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，所以要进行键的去抖动处理。去抖动的方法有硬件去抖动和软件去抖动。硬件去抖动对于单个按键或按钮可以采用滤波器或双稳态触发器如图来抑制开关输出逻辑信号的抖动，当开关从端打向端时，无法避免的在输入个近似于图示的脉冲序列，利用双稳态触发器连续的“置”和“保持”功能，可以使输出端保持翻转为低电平，维持高