1、僅供個人參考步進(jìn)電機(jī)隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，它廣泛用于 打印機(jī)、電動玩具等消費類產(chǎn)品以及數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療器械等機(jī)電產(chǎn) 品中，其在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 研究步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，對提高控制 精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。步進(jìn)電機(jī)是一種能夠?qū)㈦娮用}沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件，它實際上是一種單相或多相同步進(jìn)電動機(jī)。單相步進(jìn)電動機(jī)有單路電脈 沖驅(qū)動，輸出功率一般很小，其用途為微小功率驅(qū)動。多相步進(jìn)電動機(jī)有多 相方波脈沖驅(qū)動，用途很廣。使用多相步進(jìn)電動機(jī)時，單路電脈沖信號可先通過脈沖分配器轉(zhuǎn)為多相 脈沖信號，在經(jīng)過功率放大后分別送入步進(jìn)

2、電機(jī)各項繞組。每輸入一個脈沖 信號，電動機(jī)電動機(jī)各項的通電狀態(tài)就發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過一定的角度， 也就是步距角。正常情況下步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的總角度和輸入的脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對 應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電機(jī)能直接接受數(shù)字量 的輸入，所以特別適合微機(jī)控制。For personal use only in study and research; not for commercialuse步進(jìn)電機(jī)的一些特點：1 . 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3-5%,且不累積。2 .步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃 至于失步，因此電機(jī)外

3、表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁 點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 80-90度完全正常。3 .步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率 越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相 電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4 .步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有 嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能 夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能 發(fā)生丟步

4、或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到 高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度 升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴 隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會 在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控 制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子 及計算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電動機(jī)有如下特點：1）步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入

5、脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。2）由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單、廉價，又非 常可靠，同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。3）步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。4）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)距，因此 一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。5）步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運行，不能直接使用交流電源和 直流電源。6）步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施國內(nèi)控制器的研究起步較晚，運動控制技術(shù)為一門多學(xué)科交叉的技術(shù)， 是一個以自動控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，

6、包括許多不同學(xué)科的技術(shù)領(lǐng) 域。如電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制理論和微 計算機(jī)技術(shù)等，運動控制技術(shù)是這些技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體。總體上來說，國內(nèi) 研究取得很大的進(jìn)步，但無論從控制器還是從控制軟件上來看，與國外相比 還是具有一定差距。在國內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器是從五十年代開始發(fā)展，實際上進(jìn)入七十年代 后才開始有較大進(jìn)展至今己有較好的基礎(chǔ)和一定的規(guī)模。七十年代，我國曾 經(jīng)花費了很大的力量來發(fā)展采用步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。眾所周知，那 次的發(fā)展很不成功，主要是控制系統(tǒng)的不可靠、不穩(wěn)定所造成的。其中，步 進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動器性能較差、價格昂貴、可靠性低是一個重要的原因。八十 年代末開始在我國

7、發(fā)展的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床控制系統(tǒng)，它是一種用單板計算機(jī)和步 進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成的簡易型控制裝置。由于采用了單板機(jī)控制，使得控制 部件的穩(wěn)定性、可靠性大為提高，成本下降。而步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器仍基本 上停留在較低的水平，成為這種系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙。電動機(jī)的理論、設(shè)計 和制造技術(shù)相對較強(qiáng)，驅(qū)動器的發(fā)展則是一個薄弱的環(huán)節(jié)，一方面在我國步 進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器多采用傳統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)， 性能落后；另一方面還表現(xiàn)在缺乏驅(qū)動 器專業(yè)生產(chǎn)。目前我國許多廠家已研制生產(chǎn)出步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器，其技術(shù)設(shè) 計基本上是引進(jìn)國外的專用芯片，且其性能還存在許多不足（如節(jié)能、穩(wěn)定性等），與國外產(chǎn)品相比還有一定距離.而對于控制器的研究國內(nèi)起步較晚，運

8、動控制技術(shù)為一門多學(xué)科交叉的 技術(shù)，是一個以自動控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，包括許多不同學(xué)科的 技術(shù)領(lǐng)域。如電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制理 論和微計算機(jī)技術(shù)等，運動控制技術(shù)是這些技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體。對于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，運動控制器就像是它的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，指揮著 它的每個動作。控制器接收相應(yīng)指令，并根據(jù)指令向各進(jìn)給電機(jī)發(fā)出控制信 號，各個電機(jī)的驅(qū)動器則將控制信號轉(zhuǎn)變成直接驅(qū)動電機(jī)的電信號。開放式 運動控制己成為運動控制的發(fā)展方向，因此對控制器也有更高的要求。目前控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中多采用如下方案之一構(gòu)成 ：(1)基于PC和微處理器.由單片機(jī)等微處理器為核心部件，加上存儲器

9、、 編碼器信號處理電路以及 D/A轉(zhuǎn)換電路等組成控制器，其控制算法的程序固 化在存儲器中。而上位機(jī)基于PC的控制系統(tǒng)，由于聯(lián)動插補(bǔ)算法較復(fù)雜，有 大量浮點運算，對實時性要求又較高，選用PC來完成粗插補(bǔ)運算和數(shù)值運算。 同時可利用豐富的PC軟件來改善控制系統(tǒng)的圖形顯示、動態(tài)仿真、編程和診 斷功能。(2)基于微控制器設(shè)計的專用集成電路，如美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 LM628，惠普公司的HCPL1100等。用一個芯片即完成速度曲線規(guī)劃、PID伺服控制算法、編碼器信號的處理等多種功能。一些需要用戶經(jīng)常更改的參數(shù)如 電機(jī)位置、速度、加速度、PID參數(shù)等均在芯片內(nèi)部的RAMft,可由計算機(jī)用 指令很方便的

10、修改。但由于受到運算速度的限制，復(fù)雜的控制算法和功能很 難實現(xiàn)。(3)基于PC總線的開放式系統(tǒng)控制器和可編程數(shù)字邏輯器件。可編程器 件具有：高性能、高集成度、高靈活性、簡化電路等優(yōu)點。而現(xiàn)在的奔騰、奔 騰II、奔騰III微處理器計算速度和運算能力很強(qiáng)大，以其為基礎(chǔ)的控制器 已經(jīng)能同專用的控制器相媲美。但這個方案采用元器件較多，可靠性低，體 積比較大，軟件設(shè)計工作量較大。而系統(tǒng)中各個坐標(biāo)軸電機(jī)還需具備位置控 制功能，位置控制實時性很強(qiáng)，當(dāng)控制軸數(shù)較多時，任務(wù)與插補(bǔ)共用一個CPU 會導(dǎo)致系統(tǒng)主機(jī)負(fù)擔(dān)太重，實時性不易保證，而且故障風(fēng)險過于集中。(4)基于數(shù)字信號處理器(DSP)型.20世紀(jì)90年代以

11、來，隨著計算機(jī)技術(shù) 和電子技術(shù)的發(fā)展，將運算高速、功能強(qiáng)大的數(shù)字信號處理器應(yīng)用于控制器。 許多公司研制了以DSP為微處理器的控制器，這些控制器一般以IPC或兼容機(jī)為硬件平臺，以DOSmE windows軟件平臺，采用開放式開發(fā)手段，使用 很方便。美國Delta TauPMAC PC以Data System公司推出的PMAC(歹U伺 服控制器比較有代表性。Motorola公司的DSP56001為微處理器，主頻20/30MHZ, 60/40微秒/軸的伺服更新率，36位位置范圍，16位DAC俞出分辨 率，10/15MHZ編碼計數(shù)率，每秒可處理多達(dá) 500條程序，可以完成直線或圓 弧插補(bǔ)，“S曲線”加

12、速和減速，三次軌跡計算、樣條計算。利用DSP雖大的運算功能實現(xiàn)1-8軸的多軸實時控制。現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或 15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 1.5 度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定 子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五 相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。本次驅(qū)動方案所選用的步進(jìn)電機(jī)

13、是永磁式步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)主要的技術(shù)指標(biāo)有：1）步距角 指每給一個電脈沖信號電動機(jī)轉(zhuǎn)子所應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度的理論值。 目前國產(chǎn)商品化步進(jìn)電機(jī)常用步距角為：0.36、0.6、0.72、0.75、0.9、1.2、 1.5、1.8、2.25、3.6、4.5 度等。2）齒距角 相鄰兩齒中心線間的夾角，通常定子和轉(zhuǎn)子具有相同的齒距 角。3）失調(diào)角 失調(diào)角是指轉(zhuǎn)子偏離零位的角度。4）精度 步進(jìn)電機(jī)的精度有兩種表示方法，一種用步距誤差最大值來表 示，另一種用步距累計誤差最大值來表示。最大步距誤差是指電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一 周內(nèi)相鄰兩步之間的最大步距角和理想步距角的差值，用理想步距的百分?jǐn)?shù) 表示。最大累計誤差是指任意位置開始

14、經(jīng)過任意步之間，角位移誤差的最大 值。5）轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩是一個重要的指標(biāo)。它又包括定位轉(zhuǎn)矩、靜轉(zhuǎn)矩、 動轉(zhuǎn)矩。定位轉(zhuǎn)矩是指在繞組不通電時電磁轉(zhuǎn)矩的最大值。通常反應(yīng)式步進(jìn) 電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩為零，混合式步進(jìn)電機(jī)有一定的定位轉(zhuǎn)矩。靜轉(zhuǎn)矩是指不改 變繞組通電狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的電磁轉(zhuǎn)矩。它是繞組電流及失調(diào)角的函數(shù)。 對應(yīng)某一失調(diào)角時靜轉(zhuǎn)矩最大，稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。動轉(zhuǎn)矩是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況 下的最大輸出轉(zhuǎn)矩值，它與運行頻率有關(guān)。在一定頻率下，最大靜轉(zhuǎn)矩越大， 動轉(zhuǎn)矩也越大。6）響應(yīng)頻率 在某一頻率范圍內(nèi)步進(jìn)電機(jī)可以任意運行而不會丟失一步， 則這一最大頻率稱為響應(yīng)頻率。通常用啟動頻率來作為衡量的指標(biāo)，它是指

15、在一定負(fù)載下直接啟動而不失步的極限頻率，稱為極限啟動頻率。7）運行頻率 指拖動一定負(fù)載使頻率連續(xù)上升時，步進(jìn)電機(jī)能不失步運行 的極限頻率。課題的研究意義和目的步進(jìn)電機(jī)可在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動等，這是步進(jìn)電動機(jī)最突出的優(yōu)點 .由其組成的開環(huán)系 統(tǒng)簡單、廉價、可靠。因此，它被廣泛的運用于數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、計算裝 置、自動記錄儀、工業(yè)機(jī)器人、無損檢測等系統(tǒng)及裝置中。步進(jìn)電機(jī)的性能 在很大程度上取決于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)控 制器、驅(qū)動器、系統(tǒng)軟件等幾部分組成，控制系統(tǒng)的每一部分對步進(jìn)電機(jī)的 運行性能息息相關(guān)。步進(jìn)電機(jī)與它的控制

16、驅(qū)動系統(tǒng)是不可分割的兩部分，由于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的不完善，使得步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)表現(xiàn)出一些重大的欠缺；接近工作頻率的低頻 共振，低速運行平穩(wěn)性較差，高速運行的快速響應(yīng)能力差、容易失步、效率 低、能耗大、發(fā)熱量大等.從應(yīng)用的角度來看，嚴(yán)重制約步進(jìn)電動機(jī)的問題就 是失步、振蕩和較差的矩頻特性。基于以上理論，步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計就非常必要。現(xiàn)舉一個設(shè)計，本控制系統(tǒng)的設(shè)計，由硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分組成。其中，硬件設(shè)計主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、數(shù)碼顯 示模塊等功能模塊的設(shè)計，以及硬件電路在電路板上的實現(xiàn)。軟件設(shè)計包括主程 序以及各個模塊的控制程序，最終實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方

17、向及轉(zhuǎn)動速度的控制，并且將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度動態(tài)顯示在 LED數(shù)碼管上。本系統(tǒng)具有智能性、實用 性及可靠性的特點。設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有以下功能：1 .步進(jìn)電機(jī)的啟停控制2 .步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制3 .步進(jìn)電機(jī)的加速控制4 .步進(jìn)電機(jī)的減速控制5 .步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的動態(tài)顯示1、步進(jìn)電機(jī)的選擇方案一：選擇反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)（VFR o采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距 角可以做的相當(dāng)小，但動態(tài)性能相對較差。方案二：選擇永磁式步進(jìn)電動機(jī)（PM o轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。用轉(zhuǎn)子和 定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動步的角度一般是7.50。它的

18、出力大， 動態(tài)性能好；但步距角一般比較大。方案三：選擇混合步進(jìn)電動機(jī)（HBB o這是PM和VR的復(fù)合產(chǎn)品，具轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為 齒狀的突起結(jié)構(gòu)。此類電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點，步距角小， 出力大，動態(tài)性能好，是性能較好的一類步進(jìn)電動機(jī)，在計算機(jī)相關(guān)的設(shè)備 中多用此類電機(jī)。由于永磁式步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)性能比較好， 而且結(jié)構(gòu)相對比較簡單，價格適中，是 電子業(yè)余愛好者中常用的步進(jìn)電機(jī)。故在此選用永磁式步進(jìn)電機(jī)。2、單片機(jī)的選擇方案一：選擇 ARM7TDMI S3c44BOM機(jī)S3C44BOX 單片機(jī)包含 ARM7TDMlt理器。ARM7TDMlt理器是AR泌司通用 的32位微處

19、理器家族的成員之一，是一種高性能、廉價、低功耗的RISC處理器， 同時又具有非常豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。方案二：選擇AT89S52單片機(jī)AT89S52是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS粒微 處理器，俗稱單片機(jī)。它的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000次。該器件采用ATME麻密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51旨令集和輸出管腳相兼容。由于AT89S52的結(jié)構(gòu)簡單、價格適中、高性能，故在此選擇 AT89S52單片

20、機(jī)。3、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計方案一：使用多個功率放大器件驅(qū)動電機(jī)通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件， 可以達(dá)到不同的放大的要求，放大 后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進(jìn)電機(jī)，就需要對四路信號 分別進(jìn)行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機(jī)的功率較大時運行起來 會不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復(fù)雜。方案二：使用ULN2803/1 NPN林頓連接晶體管驅(qū)動電機(jī)ULN2803八NPN達(dá)林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL,CMOSPMOS/NMOS口大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)錘和其他類似負(fù)載間的 接口的理想器件。廣泛用于計算機(jī)，工業(yè)和消費類產(chǎn)品中。所有器件有集

21、電極開 路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2803勺設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容。 由于ULN28031 NPN4林頓連接晶體管的結(jié)構(gòu)簡單而且能為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖信 號，進(jìn)而將脈沖轉(zhuǎn)化為步進(jìn)角度，從而能控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。故選擇 ULN2803 八NPN林頓連接晶體管作為所需單片機(jī)。4、數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計方案一：共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極， 使用時 公共陽極接+5V,每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入 低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮。方案二：共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使 用時公共陰極接地。每個

22、發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極 端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平時則不點亮。在本設(shè)計中所采用的是共陽極 LED數(shù)碼顯示器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示:76421 9 10 5LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖在本設(shè)計中，數(shù)碼顯示電路通過交替向P2.6和P2.7輸出低電平，使得與這兩個 端口連接的三極管交替導(dǎo)通，從而為數(shù)碼管提供電源，也實現(xiàn)了數(shù)碼管的動態(tài)掃 描。通過P1 口輸出段選信號，控制了數(shù)碼管顯示的內(nèi)容。5 硬件設(shè)計思路步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)共分為四個模塊：單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、鍵盤控制模 塊、數(shù)碼顯示模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路和時鐘電路組成。復(fù)位電路為單片機(jī)系

23、 統(tǒng)提供可靠復(fù)位，使單片機(jī)能正常啟動。時鐘電路采用外部時鐘方式，保證 單片機(jī)個功能部件都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。鍵盤控制模塊包括啟停鍵、方向控制鍵、加速鍵和減速鍵，分別與單片 機(jī)的P2.0、p2.1、p2.2和P2.3相連。實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。并且鍵盤上 連接有發(fā)光二極管，以指示鍵盤狀態(tài)。數(shù)碼顯示模塊采用共陽極數(shù)碼管來動態(tài)顯示步進(jìn)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)動速度。利用三極管為數(shù)碼管的com端提供高電平。單片機(jī)的P1 口提供數(shù)碼管的段選 信號，P2.6和P2.7控制數(shù)碼管的位選信號。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊選用八NPN林頓連接晶體管2803為步進(jìn)電機(jī)提供脈 沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。該模塊與單片機(jī)的P3.4