詳細(xì)的討論，并給出了其控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。

-刖言在傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的控制電路中，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)常采用方波脈沖來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)控制脈沖的頻率、個(gè)數(shù)等，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、位移等。但是電機(jī)在工作過(guò)程中，由于各種原因可能會(huì)產(chǎn)生共振，影響電機(jī)低頻、低速時(shí)的工作特性，為了避免電機(jī)工作的共振點(diǎn)，改善電機(jī)在低頻低速時(shí)的工作特性，并進(jìn)一步提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度，細(xì)分電路通常用來(lái)解決這一問(wèn)題12.可是傳統(tǒng)的細(xì)分控制電路，步進(jìn)電機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下，其細(xì)分的倍數(shù)都相同，因此很難同時(shí)滿足電機(jī)運(yùn)行時(shí)的低頻特性與高頻特性，其結(jié)果是滿足了低速運(yùn)轉(zhuǎn)特性，卻犧牲了高速運(yùn)轉(zhuǎn)特性。如果采用可調(diào)細(xì)分電路的方法，即在啟動(dòng)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，采用高細(xì)分方法來(lái)保證低速平穩(wěn)不丟步的性能；當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)入高速時(shí)，逐漸減小細(xì)分的倍數(shù)，直至取消細(xì)分，以實(shí)現(xiàn)高頻脈沖的輸出，轉(zhuǎn)速再進(jìn)一步提高時(shí)，還可由原來(lái)的單8拍轉(zhuǎn)為單4拍驅(qū)動(dòng)，減速時(shí)與此相反31.總而言之，用不斷改變細(xì)分倍數(shù)的方法，保證電機(jī)在各轉(zhuǎn)速下的最佳特性。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用89c51單片機(jī)為核心，利用鍵盤和lcd顯示模塊來(lái)完成細(xì)分倍數(shù)及加減速時(shí)間的設(shè)置調(diào)整141.細(xì)分輸出采用恒頻脈沖調(diào)寬細(xì)分電路。

1.1細(xì)分電路工作原理步進(jìn)電機(jī)是由脈沖電壓來(lái)進(jìn)行供電的。每來(lái)一個(gè)脈沖電壓，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。根據(jù)電壓脈沖的分配方式，一般情況下，步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流輪流切換，從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。如果每次脈沖切換時(shí)，改變對(duì)應(yīng)繞組中額定電流的一部分，則轉(zhuǎn)子相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)也必然是原有步距角的一部-），男，江西泰和人，江西師范大學(xué)物理與電子通信學(xué)院講師。

分。即可通過(guò)控制繞組中電流的數(shù)值來(lái)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)步距的大小，從而把原步距角細(xì)分成若干步來(lái)完成。如原來(lái)對(duì)應(yīng)于一個(gè)電壓脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一步為15°經(jīng)10步細(xì)分后則每走一步為015：從而達(dá)到了細(xì)分的目的。

1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如所示。單片機(jī)89c51外接24m的晶振，以滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

鍵盤采用4鍵的塑膜鍵盤，完成參數(shù)選擇模式；數(shù)字量的加減；各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置確定。lcd顯示模塊采用圖形液晶模塊ima 97s005ad該模塊為從中也可以看出，若想調(diào)整電流的波動(dòng)，只需調(diào)整定時(shí)器t0的輸出頻率即可，但是為避免電機(jī)鐵芯的鐵損，定時(shí)器t0的輸出頻率不可過(guò)高。

系統(tǒng)的細(xì)分電路采用恒頻脈沖調(diào)寬細(xì)分電路?？刂葡到y(tǒng)細(xì)分階梯電流波形形成的示意圖如所示。89c51的p1口輸出階梯數(shù)字量，da轉(zhuǎn)換器的輸出電壓vin就以階梯方式突變，而繞組上的電流因?yàn)椴荒芡蛔?，因此運(yùn)算放大器電壓vavin所以電壓比較器輸出“升沿時(shí)，將d觸發(fā)器置位，使gbt導(dǎo)通，因此繞組電流i上升，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到va=vin從128x64點(diǎn)陣，可以顯示中文、數(shù)字及asc碼。而保證了繞組電流i較大幅度的上升。vin下降d/a模塊采用8位ad558輸出電壓量程有0v突變的情況與之類似。

1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)~10v0v~256v兩種，本系統(tǒng)采用0v~2 56v以方便細(xì)分倍數(shù)的計(jì)算。運(yùn)算放大器采用im324同時(shí)將采樣電阻上電壓ve放大到與da模塊相同數(shù)量級(jí)的電壓va電壓比較器采用im339用于比較d/a輸出電壓vin與運(yùn)算放大器輸出電壓va控制d觸發(fā)器的置位與清零。而功率驅(qū)動(dòng)器件采用ir公司的gbt模塊-r-bc30m.這樣整個(gè)系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，并且系統(tǒng)功耗小，開(kāi)關(guān)速度快，能夠滿足細(xì)分的需要。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的工作原理（以步進(jìn)電機(jī)其中一相為例）系統(tǒng)上電后，利用參數(shù)設(shè)置鍵設(shè)置啟動(dòng)頻率工作頻率加減速步進(jìn)數(shù)及細(xì)分倍數(shù)等。當(dāng)參數(shù)設(shè)置完畢后，選擇系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)輸出相應(yīng)的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)d/a轉(zhuǎn)換為vin當(dāng)vin為一個(gè)定值時(shí)，定時(shí)器t0送出時(shí)鐘信號(hào)clk并且在其上升沿將d觸發(fā)器置位，使gbt模塊導(dǎo)通，則電機(jī)繞組得電，電流開(kāi)始上升。

而當(dāng)電流上升到一定程度時(shí)，即電流達(dá)到va>vin時(shí)，電壓比較器im339輸出低電平，將d觸發(fā)器清0使gbt截至，而繞組將進(jìn)行放電，電流下降。在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)cik到來(lái)時(shí)，不斷重復(fù)上述過(guò)程從而保證流過(guò)繞組的電流波動(dòng)比較小。

系統(tǒng)程序采用c51語(yǔ)言編寫，這樣即可以借助于c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜的運(yùn)算，又具有單片機(jī)強(qiáng)大的位操作功能，并且調(diào)試方便，可移植性強(qiáng)。

系統(tǒng)初始化模塊主要完成對(duì)定時(shí)器t0t1的設(shè)置。其中t0用于產(chǎn)生5khz的方波信號(hào)作為d觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖；t1定時(shí)用于產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)周期。在電機(jī)加減速階段，不需要進(jìn)行細(xì)分控制；而在正常工作時(shí)，根據(jù)實(shí)際要求，采用設(shè)定細(xì)分倍數(shù)進(jìn)行細(xì)分控制。為加強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，步進(jìn)電機(jī)的加減速及細(xì)分控制輸出時(shí)，采用查表的方法進(jìn)行，即預(yù)先編制幾張表存放在89c51的rom中，通過(guò)用戶輸入的參數(shù)查表得到對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量，從而提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。整個(gè)系統(tǒng)的軟件程序框圖如所示。

2結(jié)束語(yǔ)在低速工作時(shí)電機(jī)的加速力矩明顯減小，因?yàn)楣ぷ髁?（輸出力矩一加速力矩）輸出力矩為步進(jìn)電機(jī)靜止時(shí)可產(chǎn)生的最大力矩，它的值一般大于工作輸出力矩。由于加速力矩的減小，可以使輸出工作力矩增加，所以細(xì)分后電機(jī)帶負(fù)載能力提高，尤其在啟動(dòng)和低速狀態(tài)。由于加速度的減小，步進(jìn)電機(jī)低速運(yùn)行噪聲也大大減小，改善了工作環(huán)境。