《计算机接口技术》课件第3章.ppt

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为此,引进一种变速控制程序,该程序的基本思想是:在启动时,以低于响应频率的速度运行;然后慢慢加速,加速到一定速率后,就以此速率恒速运行;当快要到达终点时,又使其慢慢减速,在低于响应频率的速率下运行,直到走完规定的步数后停机。这样,步进电机便可以最快的速度走完所规定的步数,而又不出现失步。上述变速控制的过程如图321所示。

图3-21变速控制中频率与步长之间的关系1.改变控制方式的变速控制

最简单的变速控制可利用改变步进电机的控制方式来实现。例如,在三相步进电机中,启动或停止时,用三相六拍,大约在0.1s以后,改用三相三拍,在快到达终点时,再度采用三相六拍控制,以达到减速控制的目的。2.均匀地改变脉冲时间间隔的变速控制

步进电机的加速(或减速)控制,可以用均匀地改变脉冲时间间隔来实现。例如,在加速控制中,可以均匀地减少延时时间间隔;在减速控制时,则可均匀地增加延时时间间隔。具体地说,就是均匀地减少(或增加)延时程序中的延时时间常数。

由此可见,所谓步进电机控制程序,实际上就是按一定的时间间隔输出不同的控制字。所以,改变传送控制字的时间间隔(亦即改变延时时间),即可改变步进电机的控制频率。这种控制方法的优点是,由于延时的长短不受限制,因此步进电机的工作频率变化范围较宽。3.采用定时器的变速控制

在单片机控制系统中,也可以用单片机内部的定时器来提供延时时间,其方法是将定时器初始化后,每隔一定的时间,由定时器向CPU申请一次中断,CPU响应中断后,便发出一次控制脉冲。此时,只要均匀地改变定时器时间常数,即可达到均匀加速(或减速)的目的。这种方法可以提高控制系统的效率。1.脉冲序列的生成

在步进电机控制软件中必须解决的一个重要问题就是产生一个如图3-16所示的周期性脉冲序列。

图3-16脉冲序列从图3-16中可以看出,脉冲是用周期、脉冲高度、接通与断开电源的时间来表示的。脉冲高度是由使用的数字元件电平来决定的,如一般TTL电平为0~5V,CMOS电平为0~10V等。在常用的接口电路中,多为0~5V。接通和断开时间可用延时的办法来控制。例如,当向步进电机相应的数字线送高电平(表示接通)时,步进电机便开始步进。图3-16脉冲序列但由于步进电机的“步进”是需要一定时间的,因此在送一高脉冲后需延长一段时间,以使步进电机达到指定的位置。由此可见,用计算机控制步进电机实际上是由计算机产生一系列脉冲波。

用软件实现脉冲波的方法是先输出一高电平,然后再利用软件延时一段时间,而后输出低电平,再延时。延时时间的长短由步进电机的工作频率和我们希望达到的电机转速共同来决定。2.方向控制

常用的步进电机有三相、四相、五相、六相四种,其旋转方向与内部绕组的通电顺序有关。下边以三相步进电机为例进行讲述。三相步进电机有三种工作方式:

(1)单三拍,通电顺序为A→B→C→A;

(2)双三拍,通电顺序为AB→BC→CA→AB;

(3)三相六拍,通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A。

如果按上述三种通电方式和通电顺序进行通电,则步进电机正向转动。反之,如果通电方向与上述顺序相反,则步进电机反向转动。例如在单三拍中反相的通电顺序为A→C→B→A,其他两种方式可以此类推。

四相、五相、六相的步进电机,其通电方式和通电顺序与三相步进电机相似,读者可自行分析。本书主要以三相步进电机为例进行讲述。

步进电机的方向控制方法是:

(1)用微型机输出接口的每一位控制一相绕组。例如,用8255控制三相步进电机时,可用PC0、PC1、PC2分别接至步进电机的A、B、C三相绕组。(2)根据所选定的步进电机及控制方式,写出相应控制方式的控制模型。如上面讲的三种控制方式的控制模型分别如表3-7~表3-9所示。表3-7三相单三拍控制模型

表38三相双三拍控制模型

表39三相六拍控制模型以上为步进电机正转时的控制顺序及控制模型,如果按上述逆顺序进行控制,则步进电机将向相反方向转动。由此可知,所谓步进电机的方向控制,实际上就是按照某一控制方式(根据需要进行选定)所规定的顺序发送脉冲序列,控制步进电机方向。3.2.6步进电机与微型机的接口及程序设计

1.步进电机与微型机的接口电路

由于步进电机的驱动电流比较大,因此微型机与步进电机的连接需要专门的接口电路及驱动电路。接口电路可以是锁存器,也可以是可编程接口芯片,如8255、8155等。驱动器可用大功率复合管,也可以是专门的驱动器。有时为了抗干扰,或避免一旦驱动电路发生故障,造成功率放大器中的高电平信号进入微型机而烧毁器件,通常在驱动器与微型机之间加一级光

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