机电控制实习（二）指导书（学生用） - 图文(4)

软件设计：

时钟频率是12MHz，机器周期是1us，采用定时器T0定时，定时周期设为1000×1us=1ms，此时，T0的初值为T0初值=216-1000=64536=0xFC18。若已知转子齿数为10，步进电机工作于双四拍方式，则步距角=360/(10×4)=9°。Tmd表示步进间隔，nr表示步进电机转速，n0表示计时因数，则：

nr?6096091500 ????Tmd360n0?0.001360n0各档转速对应的计时因数分别如下：

1500 =25rpm，n=60，步进间隔为60×1ms=0.06s；

1档：步进电机的转速nr= 0

n02档：步进间隔为 3档：步进间隔为 4档：步进间隔为 启动档：步进间隔为0.2s。

程序：

预处理（定义变量）：定义步进相序变量、速度档位变量以及方向、启停开关变量。

主程序

初始化：P0、P3口输入准备，P1口输出高电平使步进电机的所有相断电；设定外部中断0和外部中断1的触发方式（下降沿触发）；开外部中断和定时器0中断；定时器0的模式和初值设置，开定时器0。

循环检测档位信号：

如果P0=0xfe(P0.0=0)，设定速度档位变量为1档（n0=60），P2口输出档位信号； 如果P0=0xfd(P0.1=0)，设定速度档位变量为2档（n0=90），P2口输出档位信号； 如果P0=0xfb(P0.2=0)，设定速度档位变量为3档（n0=120），P2口输出档位信号； 如果P0=0xf7(P0.3=0)，设定速度档位变量为4档（n0=150），P2口输出档位信号； 否则，循环检测档位信号。

外部中断0服务程序（启停开关） 启停变量step的值加1； 如果step>=2，step=0。（限定值为0或1）

外部中断1服务程序（正反转开关） 方向变量flag的值加1； 如果flag>=2，flag=0。（限定值为0或1）

定时器0中断服务程序（步进间隔为T0×n0） 重装定时器T0的初值

如果启停变量step=1，则转下一步，否则停止步进电机（计时变量n清0）； 如果计时变量n>=档位变量n0，即步进间隔时间到，

如果转向变量flag=0，则根据步进相序变量index的值输出正转相序；否则根据步进相序变量index的值输出反转相序。（注意：index加1，n清0）

在step=1的情况下，每次定时器T0中断，n的值加1。

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主程序和定时器0中断服务程序的流程图如下：

开 始步进电机初始化：P1口输出高电平使步进电机的所有相断电；系统初始化：P0、P3口输入准备；设定外部中断0和外部中断1的触发方式；开外部中断和定时器0中断；定时器0的模式和初值设置，开定时器0。P0=0xfe(P0.0=0)？否是n0=60;P2=1;//1档P0=0xfd(P0.1=0)？否是n0=90;P2=2;//2档否P0=0xfb(P0.2=0)？是n0=120;P2=3;//3档否P0=0xf7(P0.3=0)？是n0=150;P2=4;//4档结 束主函数流程图

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项目3 单个步进电机的控制实习

一、实习目的

掌握步进电机的单双节拍控制方法、正反转以及加减速控制方法。

二、实习器材

﹙5﹚ 计算机一台；

﹙6﹚ HC6800E单片机开发板一套（含接线与步进电机）。

三、项目要求

采用HC6800E开发板控制单个步进电机转动，用开发板上M1-M5五个接口中的某一个接口外接一个步进电机，步进电机驱动芯片ULN2003D的输入端口与单片机的P1管脚连接。项目3分为4个子项目，各个子项目的要求如下：

1、绕组为四相八拍工作方式A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，采用switch语句或相序数组输出各相的状态，查询工作方式。步进电机逆时针旋转（正转），转速为125rpm。

2、绕组为四相双四拍工作方式AB-BC-CD-DA，中断工作方式。步进电机逆时针旋转（正转），转速为125rpm。

3、编程实现让电机正转2圈，而后反转2圈，然后停止，并要求步进电机满足下面两个要求：① 单双八拍方式A-AB-B-BC-C-CD-D-DA；② 正反转时，步进电机的转速为125rpm。

4、编程实现让电机在1圈内加速到625rpm，然后以625rpm的转速匀速转动5圈，接着在1圈内从625rpm减速，然后停止，并要求步进电机满足下面两个要求：① 单双八拍方式A-AB-B-BC-C-CD-D-DA；② 加速、匀速、减速的过程中，步进电机始终向一个方向转动。

将以上4个子项目依次命名为单双八拍控制、双四拍控制、正反转控制、加减速控制。

四、实习方法与步骤

项目3的仿真模型如下：

图3-1 项目3的仿真模型

HC6800E开发板步进电机控制电路的原理见图3-2，接线方法见图3-3。

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图3-2

图3-3

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3.1 单双八拍控制实习

项目要求：绕组为四相八拍工作方式A-AB-B-BC-C-CD-D-DA，采用switch语句或相序数组输出各相的状态，查询工作方式。步进电机逆时针旋转（正转），转速为125rpm。 软件原理：

四相八拍工作方式的正转相序为：FFZ[8]={0xfe,0xfc,0xfd,0xf9,0xfb,0xf3,0xf7,0xf6}。 已知转子齿数为12，步进电机工作于单双八拍方式A-AB-B-BC-C-CD-D-DA，则步距角=360/(12×8)= 3.75 度。

若步进间隔为Tstepms，步进电机的转速为：

60?1000ms3.75?625Vn = ×= rpm ?TstepTstep360Vn =125rpm，Tstep=5ms

时钟频率是11.0592MHz，设定定时周期为5ms，T0工作于方式1即16位定时器方式，则

1T0初值为：5ms/(12×11.0592)=4608，T0初值=216-4608=60928=EE00H MHz程序思想：

预处理：定义步进相序变量MotorStep、计时查询变量TIM。 主程序

步进电机初始化：P1口输出高电平使步进电机的所有相断电；

系统初始化：定时器0的模式和初值设置，开定时器0中断，开定时器0。 循环检测计时查询变量TIM：

如果TIM=1，则根据步进相序变量MotorStep的值输出步进电机相序； 调整MotorStep的值；

否则，循环检测计时查询变量TIM。 定时器0中断服务程序 重装定时器T0的初值； 计时查询变量TIM置1。

思考题：

① 改为中断工作方式应该如何编写程序？

② 如何使步进电机顺时针旋转（反转）？

③ 试画出主程序的程序流程图。

④ 如何将步进电机设为四相四拍工作方式AB-BC-CD-DA？

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