步进电机运动控制系统硬件部分的设计

步进 电机 是将 电脉 冲信号 转变为角位移 或线位移 的开 环 控制元件 。 在非超载 的情 况下 ， 电机 的转速 、 停止 的位置 ， 只取
（ ） Ｌ ／Ｒ Ｇ ３ ） ５ Ａ ＥＰ Ｏ （ ０ 。地址锁存信号输 出端 ／Ｐ Ｏ Ｅ Ｒ Ｍ编程 脉 冲输入 端 ；
Байду номын сангаас
决于脉 冲信号 的频率和 脉冲数 ， 不受负载变 化的影 响 ， 而 即给
输入 和输 出 ， 反向放大器 可 以配置 为片 内振荡 器 。 该 石晶振荡 和陶瓷振 荡均可采用 。 如采 用外部时钟 源驱动器件 ，Ｔ ２ Ｘ ＡＬ 应 不接受 。有余输入 至内部时钟信 号 ，要 通过一个 二分频触发
器， 因此对外部 时钟信号 的脉 宽无任何 要求 ， 但必 须保证脉 冲
了一 种 灵 活 性 高 且 价 廉 的方 案 １１ 单 片 机 的 引 脚 功 能 ．
除 ， 通过 正确 的控制信 号组 合 ， 可 并保 持 Ａ Ｅ管脚 处 于低 电 Ｌ 平 １ 来 完成 。在芯 片擦 操作 中 ， 码阵 列全被 写“ ” ０ｍｓ 代 １ 且在
任何非空 存储字节被重复编程 以前 ， 该操作 必须被执行 。
此外 ，Ｔ９ ５ 设有稳态 逻辑 ， 以在低 到零频 率的条件 Ａ ８Ｃ １ 可
下静态逻 辑 ， 持两种软件 可选的掉 电模式 。在闲置模 式下 ， 支
Ｃ Ｕ停止工作 。 Ｒ Ｍ定时器 、 Ｐ 但 Ａ 计数器 、 口和中断系统仍在 串 工作 。 在掉 电模 式下 ， 保存 Ｒ ＡＭ 的内容并 且冻结振荡器 ， 禁止
所用其他 芯片功能 ， 到下一 个硬件复位 为止。 直
单 片机是 一种时序 电路 ， 必须有 脉 冲信号 才能工作 ， 其 在
内 部 有 一 个 时 钟 产 生 电 路 ， 两 种 振 荡 方 式 ， 种 是 内 部 振 荡 有 一
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
１ ６位定 时器 ， 数器 、 计 ５个 中断源 、 可编程 串行 通 道 、 功耗 低
的 闲置 和 掉 电 模 式 、 内 振 荡 器 和 时 钟 电路 。 片 （ ） 荡 器 特性 。Ｘ Ａ １ Ｘ Ａ ２分 别 为 反 向 放 大 器 的 １振 ＴＬ 和 Ｔ Ｌ
１ 单 片机 的选择
反 转的功能 。
关键 词 ： 步进 电杌 ； 件 系统 ； 硬 单片机 ； 调速 系统 中图分 类号 ： Ｐ ６ ． ； Ｍ３ ３６ Ｔ ３ ８ １ Ｔ ８ ． 文 献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ － ０ １ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ０）５ ０ ７ ． ２ －
《 装备制造技术￣ ００年第 ５ ２１ 期
步进 电机运 动控 制 系统硬 件部分 的设计
张 永 华
（ 天津工业 大学 ， 天津 ３０ ６ ） ０ １０
摘 要： 设计 方案采 用了 Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 型单片机 内部 定 时器改 变 Ｃ Ｐ脉 冲的频 率 ， 而 实现 对步进 电机 的转速 控制 ， 从 实现 电机调 速与正
改 变 转 速 ， 而实 现 对 步 进 电机 的 调 速 。 从
可 与 ＭＣ － １ 容 ４ Ｓ５ 兼 ｋ字 节 可 编程 闪烁 存 储 器 ，寿 命 ：
１０ ０ ０写 ／ 循环数据保 留时 间。全静态工作 ： 擦 ０—２ Ｈ 三级程 ４ｚ
序存 储器 锁定 、 ２ 内部 Ｒ Ｍ、２可编 程 Ｉ １８Ｘ８位 Ａ ３ ／ Ｏ线 、两个
本次设计选 用 ８ Ｃ １ ９ ５ 作为步进 电机的控制芯 片。 ９ ５ 具 ８Ｃ １ 有结构简 单 、并可 以在编程 器上实 现闪烁式 的电擦写达数 万 次 以上 、 使用方便 等优点 ， 而且完 全兼 容 ＭＣ ５ 系列单 片机的 ＳＩ
所 有 功 能 。 Ｔ ９ ５ 是 一 种 带 ４ 节 的 闪烁 可 编 程 可 擦 除 只 Ａ ８Ｃ １ ｋ字
电机加一个 脉冲信号 ， 电机则转过 一个 步距角 。 这一线性关 系
的存 在 ，加 上 步 进 电 机 只 有 周 期 性 的误 差 而 无 累 积 误 差 等 特
（ ） Ｓ／Ｐ （ ） ６ Ｒ ＴＶ Ｄ ９ 。复位信号输入端 ， 备用电源输入端 ；
（ ） ＭＶ Ｐ ３ ） 内 ／ 部 Ｒ Ｍ 选 择 端 ； ７ Ｅ Ｐ （ １。 外 Ｏ （ ） Ｏ口 （９～３ ） 双 向 Ｉ 口 。 ． Ｐ ８Ｐ ３ ２。 ／ Ｏ ９ １口 （－ ） 准 双 向 １８ 。
的高低 电平要求的宽度 。 ’ （ ）芯片擦 除 。整个 Ｐ Ｒ Ｍ 阵列 和 三个 锁定 位 的电擦 ２ ＥＯ
读存 储器 （ Ｐ Ｒ Ｍ— Ａｓ ｒｇＡ ｍ ｌ Ａ ｄＥＡ ＡＢｅ ｅ ｄ Ｆ Ｅ Ｏ Ｆ ｌ Ｐｏｒ ｍ ＡＢｅ ｎ ｒ ｓ ｌ Ｒ Ａ ｈ Ｏ ｌ Ｍｅ ｏｙ 的低 电压 、 ｎｙ ｍ ｒ ） 高性 能 Ｃ Ｏ ８位微处理器 ， Ｍ Ｓ 俗称单 片 机。该器 件采 用 Ａ ＭＥ Ｔ Ｌ高密度非 易失存储器 制造技术 制造 ， 与工业标 准 的 Ｍ Ｓ ５ Ｃ 一 １指令 集和输 出管脚相兼 容 。由于将 多 功能 ８位 Ｃ Ｕ和 闪烁 存储 器 组 合在 单个 芯 片 中 ， Ｔ Ｌ的 Ｐ Ａ ＭＥ Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 是一种高效 微控制 器 ，为很 多嵌 入式控 制系统 提供
通用 Ｉ ， ０口 ； （ ） ２口 （ １ ８ 。 准 双 向 Ｉ 口。 ９Ｐ ２ ～２ ） ／ ０ １２ ． 主 要 特 性
点， 使得 在速度 、 置等控 制领 域用 步进 电机来 控制 ， 位 变得 非 常 的简单 。 步进 电机 的调速 ， 一般是改变输入 的脉 冲频率来 实 现 的。因为步进 电机每 给一个 脉冲 ， 就转动 一个 固定 的角度 。 这样就可 以通过控 制步进 电机 的一个 脉冲到下一 个脉 冲的时 间间隔 ， 来改变 脉 冲的频率 ， 延 时长短具 体控 制步 进 角 ， 用 来