工业控制单片机应用实例

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1、第11章工业控制单片机应用实例11.1步进电机控制接口技术11.2PC机和8051实现渗碳过程集散控制系统11.1步进电机控制接口技术三相反应式小步矩角步进电机，电机的定子上有六个等分的磁极，相邻两个磁极间的夹角为600。磁极上面装有控制绕组并联成A、B、C三相。转子上均匀分布40个齿，每个齿的齿距为90。定子每段极弧上也有5个齿，定、转子的齿宽和齿距都相同。而每个定子磁极的极距为600，所以每一个极距所占的齿距数不是整数。当A极下的定、转子齿对齐时，B极和C极下的齿就分别和转子齿相错三分之一的转子齿距，即为30。这时

2、若给B相通电，电机中产生沿B极轴线方向的磁场，因磁通要按磁组最小的路径闭合，就使转子受到反应转矩（磁组转矩）的作用而转动，直到转子齿和B极上的齿对齐为止。此时，A极和C极上的齿又分别与转子齿相错三分之一的转子齿距。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的根本原因。若断开B相控制绕组，而接通C相控制绕组，这时电机中产生沿C极轴线方向的磁场，同理，在反应转矩(磁组转矩)的作用下，转子按顺时针方向转过30，使定于C极下的齿与转子齿对齐。依次类推，当控制绕组按A-B-C-A的顺序循环通电时，转子就沿顺时针方向以每个脉冲转动30的规律

3、转动起来。若改变通电顺序，即按A-C-B-A顺序循环通电时，转子便按逆时针方向同样以每个脉冲转动30的规律转动，这就是单三拍通电方式。按AB-BC-CA-AB顺序循环通电时，转子同样以每个脉冲转动30的规律转动，这则是为双三拍通电方式。若采用三相单、双六拍通电方式运行，即按A-AB-B-BC-C-CA顺序循环通电，步矩角将减少一半，即每个脉冲转过1.50。步进电机的工作原理步进电机控制系统图11-1步进电机控制框图图11-2微机控制微机的主要作用是提供控制步进电机的时序脉冲。微机每输出一个脉冲，经驱动步进电机便沿时序脉

4、冲所确定的方向步进一步。图11-3单片机控制三相步进电机原理图1．脉冲的生成单片机可以采用程序延时和定时器延时。图11-4程序延时方式图11-5定时器延时方式脉冲串生成程序流程图脉冲串生成程序流程图根据图11-4编写程序如下：MOVR3,#N；计数器赋值LOOP0:PUSHACC；保存AMOVP1,#0FH；送高电平ACALLDELAY1；延时MOVP1,#00H；送低电平ACALLDELAY1；延时DJNZR3,LOOP0；R3为零转移POPACC；恢复ARETDELAY1:MOVA,#dataLOOP:DEC

5、AJNZLOOPRET图11-5是利用定时器延时，程序清单如下：MOVR3,#N；计数器赋初值MOVTMOD,#01；定时器T0方式1MOVTL0,#XL；赋初值MOVTH0,#XHSETBTR0；启动T0SETBP1.0；送高电平LOOP1：JBCTFO，REP；查T0溢出AJMPLOOP1REP：MOVTLO，#XL；重赋初值MOVTH0，#XHCPLP1.0；求反输出DJNZR3，LOOP1；不为零转移RET2．时序脉冲的形成步进电机的旋转方向决定于内部绕组的通电顺序和通电方式。以常用的三相步进电机为例，

6、通常有三种通电方式：1)三相单三拍A-B-C-A2)三相双三拍AB-BC-CA-AB3)三相六拍A-AB-B-BC-C-CA-A按以上顺序通电，步进电机正转，按相反方向通电，步进电机反转。产生时序脉冲的方法是：1)用单片机的P1.0、P1.1和P1.2分别控制三相步进电机的A、B、C相绕组。2)根据控制方式找出控制模型。3)按控制模型的顺序向步进电机输入控制脉冲。由三相三拍通电方式的二进制可以看出，步进电机每步进一步，高电平就左移或右移一位。因此可以考虑在A累加器中放一个时序字节，在每个采样时刻累加器左移或右移一位

7、，经输出口输出。单片机为8位字长，8不能被3整除。若把进位标志位CY考虑在内，可以看成是第“9”位，就能实现三相单单拍和三相双三拍通电方式。三相单单拍通电方式，在A累加器中放时序字节49H，示意图如图11-6。三相双三拍通电方式，在A累加器中放时序字节BBH（图11-7）cC指令：RRCACY011011110ABD7D0(a)正转(b)反转图11-6三相单三拍示意图CY011011110ABC指令：RLCACY010010100ABC指令：RLCAC指令：RRCACY010010100ABD0(a)正转(b)反转图1

8、1-7三相双三拍示意图D7D7D0D7D0N设步数计数器0→(C)时序字节→(C)(A)→P1保护时序字节保存A延时恢复时序字节KLCA(或RRCA)保护时序字节(A)→P1延时恢复时序字节恢复A返回步数为0？（a）程序延时方式时序字节→(C)设步数计数器0→(C)返回启动T0赋初值赋初值时序脉冲输出时序脉冲输出RLCA(或RRC