微型计算机控制技术1-第3章

第3章数字控制技术3.1数字控制基础3.2逐点比较法插补原理3.3多轴步进驱动控制技术3.4多轴伺服驱动控制技术

3.1.1数控技术发展概况特征阶段年代典型应用驱动特点研究开发1952～l969数控车床、铣床钻、铣床3轴以下步进、液压电机推广应用l970～l985加工中心、电加工、锻压直流伺服电机系统化l982柔性制造单元(FMU)柔性制造系统(FMS)交流伺服电机高性能集成化l990至今计算机集成制造系统(CIMS)、无人化工厂直线驱动3.1数字控制基础数控电火花线切割机床数控车床(德国特劳伯公司）数控铣床数控动梁龙门镗铣床3.1.2数字控制原理按时序或事序规定工作的自动控制成为顺序控制。

用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控制指令的数字控制系统（numerical

control

systems）。

所谓数字控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。数控(NumericalControl-NC)系统计算机数控(ComputerNumericalControl-CNC)系统组成:数字程序控制系统由输入装置,输出装置,控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。插补器：用于完成插补计算，就是按给定的基本数据(如直线的终点坐标,圆弧的起、终点坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形状描述出来的一种计算。xyabcd当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?求得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。插补计算的宗旨是通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。数字程序控制的基本原理。分割原则：应保证线段所连的曲线与原图形的误差在允许范围之内。步骤：

1.曲线分段：图中曲线分为三段，分别为ab、bc、cd，将a、b、c、d四点坐标送计算机。

2.插补计算

插补计算：

给定曲线基点坐标，求得曲线中间值的数值计算方法。

插补计算原则：通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，这些中间点的坐标值以一定的精度逼近给定的线段。

插补：

直线插补二次曲线插补－圆弧、抛物线、双曲线

3.折线逼近

根据插补计算出的中间点、产生脉冲信号驱动x、y方向上的步进电机，带动绘图笔、刀具等，从而绘出图形或加工所要求的轮廓。

步长：刀具对应于每个脉冲移动的相对位置，可以用△

x,△y表示，一般△

x＝

△

y x方向步数：Nx＝(xe-x0)/△x y方向步数：Ny＝(ye-y0)/△y

所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。3.1.3数字控制方式1.点位控制2.直线控制3.轮廓控制1、点位控制 只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，对刀具的移动路径、移动速度、移动方向不作规定，且在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。（定位）2、直线切削控制 控制行程的终点坐标值，还要求刀具相对于工件平行某一坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。（单轴切削）3、轮廓的切削控制

控制刀具沿工件轮廓曲线运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式借助于插补器进行。（多轴切削，或多轴联动切削）4、三种方式比较

点位控制：驱动电路简单，无需插补

直线切削控制：驱动电路复杂，无需插补

轮廓切削控制：驱动电路复杂，需插补

3.1.4数字控制系统1.开环数字控制2.闭环数字控制1.开环数字控制没有反馈检测元件，工作台由步进电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置，那是不受任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度基本上由步进电机和传动装置来决定。由于采用了步进电机作为驱动元件，使得系统的可控性变得更加灵活，更易于实现各种插补运算和运动轨迹控制。本章主要是讨论开环数字程序控制技术。

2.闭环数字控制执行机构多采用直流电机（小惯量伺服电机和宽调速力矩电机）作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器（码盘）、光栅、感应同步器等，该控制方式主要用于大型精密加工机床，但其结构复杂，难于调整和维护，一些常规的数控系统很少采用。3.1.5数控系统的分类1.传统数控系统2.开放式数控系统（1）PC嵌入NC结构式数控系统（2）NC嵌入PC结构式数控系统3.网络化数控系统3.2插补原理在CNC数控机床上，各种曲线轮廓加工都是通过插补计算实现的，插补计算的任务就是对轮廓线的起点到终点之间再密集的计算出有限个坐标点，刀具沿着这些坐标点移动，用折线逼近所要加工的曲线。插补方法可以分为两大类：脉冲增量插补和数据采样插补。脉冲增量插补是控制单个脉冲输出规律的插补方法，每输出一个脉冲，移动部件都要相应的移动一定距离，这个距离就是脉冲当量，因此，脉冲增量插补也叫做行程标量插补。如逐点比较法、数字积分法。该插补方法通常用于步进电机控制系统。数据采样插补，也称为数字增量插补，是在规定的时间内，计算出个坐标方向的增量值、刀具所在的坐标位置及其他一些需要的值。这些数据严格的限制在一个插补时间内计算完毕，送给伺服系统，再由伺服系统控制移动部件运动，移动部件也必须在下一个插补时间内走完插补计算给出的行程，因此数据采样插补也称作时间标量插补。数据采样插补采用数值量控制机床运动，机床各坐标方向的运动速度与插补运算给出的数值量和插补时间有关。该插补方法是用于直流伺服电动机和交流伺服电动机的闭环或半闭环控制系统。数控系统中完成插补工作的部分装置称为插补器。逐点比较法插补:每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。用阶梯折线逼近曲线。走一步->比较一次->决定下一步的走向逐点比较法的最大误差：一个脉冲当量（步长）加工精度:逐点比较法规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要把脉冲当量（每走一步的距离即步长）取得足够小，就可达到加工精度的要求。3.2.1逐点比较法直线插补1．第一象限内的直线插补（1）偏差计算公式直线段OA，起点坐标原点，终点(xe，ye)。点m(xm,ym)为动点.若点m在直线段OA上，则有:xm/ym＝xe/ye即ymxe-xmye＝0定义偏差判别式为:Fm＝ymxe-xmye

若Fm＝0，点m在直线段上；若Fm＞0，点m在直线段的上方，即点mˊ处；若Fm＜0，点m在直线段的下方，即点m＂处。第一象限直线逐点比较法插补的原理是：从直线的起点出发，当Fm≥0时，沿＋x轴方向走一步；当Fm＜0时，沿＋y方向走一步；当两方向所走的步数与终点坐标(xe,ye)相等时，发出终点到信号，停止插补。推导简化的偏差计算公式：①设加工点在m点，当Fm≥0时，表明m点在OA上或OA上方，应沿＋x方向进一步至(m＋1)点，该点的坐标值为

xm+1=xm+1ym+1=ym

该点的偏差为

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye②设加工点在m点，当Fm＜0时，表明m点在OA下方，应向＋y

方向进给一步至(m+1)点，该点的坐标值为

xm+1=xmym+1=ym+1

该点的偏差为

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=Fm+xe

简化后偏差计算公式中只有一次加法或减法运算，新的加工点的偏差Fm+1都可以由前一点偏差Fm和终点坐标相加或相减得到。

特别要注意，起点的偏差是已知的，即F0＝0。（2）终点判断方法①设置Nx和Ny两个减法计数器，在加工开始前，在Nx和Ny计数器中分别存入终点坐标值xe和ye，在x坐标（或y坐标）进给一步时，就在Nx计数器（或Ny计数器）中减去1，直到这两个计数器中的数都减到零时，到达终点。②用一个终点计数器，寄存x和y两个坐标进给的总步数Nxy，x或y坐标进给一步，Nxy就减1，若Nxy＝0，则就达到终点。（3）插补计算过程四个步骤的插补计算过程，即

①偏差判别

②坐标进给

③偏差计算

④终点判断2.四个象限的直线插补

偏差

1象限

2象限

3象限

4象限

偏差公式

Fm≥0

+x

-x

-x

+x

Fm=Fm-ye

Fm＜0

+y

+y

-y

-y

Fm=Fm+xe二、不同象限内的直线插补

记忆：

2象限：1象限以y轴镜象

4象限：1象限以x轴镜象

3象限：1象限旋转180度

3.直线插补运算的程序实现（1）数据的输入及存放开辟六个单元XE、YE、NXY、FM、XOY和ZF，分别存放终点横坐标xe、终点纵坐标ye、总步数Nxy、加工点偏差Fm、直线所在象限值xoy和走步方向标志。其中：Nxy=Nx+Ny,xoy等于1、2、3、4分别代表第一、第二、第三、第四象限，Fm的初值为F0＝0，ZF＝1、2、3、4分别代表+x、-x、+y、-y走步方向。

（2）直线插补计算的程序流程〔例3.1〕设加工第一象限直线OA，起点为O(0，0)，终点坐标为A(6，4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。〔解〕坐标进给的总步数Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1.步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点F0=0Nxy=101F0=0+xF1=F0-ye=-4Nxy=92F1<0+yF2=F1+xe=2Nxy=83F2>0+xF3=F2-ye=-2Nxy=74F3<0+yF4=F3+xe=4Nxy=65F4>0+xF5=F4-ye=0Nxy=56F5=0+xF6=F5-ye=-4Nxy=47F6<0+yF7=F6+xe=2Nxy=38F7>0+xF8=F7-ye=-2Nxy=29F8<0+yF9=F8+xe=4Nxy=110F9>0+xF10=F9-ye=0Nxy=0轨迹如图：3.2.2逐点比较法圆弧插补1．第一象限内的圆弧插补（1）偏差计算公式逆圆弧AB，圆弧的圆心在坐标原点，圆弧的起点为A(x0,y0)，终点B(xe,ye)，圆弧半径为R。可得：

Rm２=xm2+ym2R2=x02+y02

可定义偏差判别式为

Fm＝Rm２-R2=xm２+ym2-R2若Fm=0，表明加工点m在圆弧上；Fm＞0，表明加工点在圆弧外；Fm＜0，表明加工点在圆弧内。第一象限逆圆弧逐点比较插补的原理：从圆弧的起点出发，当Fm≥0，为了逼近圆弧，下一步向-x方向进给一步，并计算新的偏差；若Fm＜0，为了逼近圆弧，下一步向+y方向进给一步，并计算新的偏差。如此一步步计算和一步步进给，并在到达终点后停止计算，就可插补出图所示的第一象限逆圆弧AB。推导简化的偏差计算的递推公式：①设加工点正处于m(xm,ym)点，当Fm≥0时，应沿-x方向进给一步至(m+1)点，其坐标值为：xm+1=xm-1ym+1=ym

新的加工点的偏差为Fm+1=xm+12+ym+12-R2=(xm-1)2+ym2-R2=Fm-2xm+1②设加工点正处于m(xm,ym)点，当Fm＜0时，应沿+y方向进给一步至(m+1)点，其坐标值为：xm+1=xmym+1=ym+1

新的加工点偏差为

Fm+1=xm+12+ym+12-R2=xm２+(ym+1)2-R2=Fm＋2ym+1

可知，只要知道前一点的偏差和坐标值，就可求出新的一点的偏差。因为加工点是从圆弧的起点开始，故起点的偏差F0＝0。（2）终点判断方法圆弧插补的终点判断方法和直线插补相同。可将x方向的走步步数Nx=|xe-x0|和y方向的走步步数Ny=|ye-y0|的总和Nxy作为一个计数器，每走一步，从Nxy中减1，当Nxy=0时发出终点到信号。（3）插补计算过程圆弧插补计算过程比直线插补计算过程多一个环节，即要计算加工点瞬时坐标（动点坐标）值。圆弧插补计算过程分为五个步骤即偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。2.四个象限的圆弧插补（1）第一象限顺圆弧的插补计算顺圆弧CD，圆弧的圆心在坐标原点，起点C(x0,y0)，终点D(xe,ye),如图所示。设加工点现处于m(xm,ym)点，若Fm≥0,则沿-y方向进给一步，到(m+1)点，新加工点坐标将是(xm,ym-1)，可求出新的偏差为

Fm+1=Fm-2ym+1

若Fm＜0，则沿+x方向进给一步至(m+1)点，新加工点的坐标将是(xm+1,ym)，同样可求出新的偏差为

Fm+1=Fm+2xm+1（2）四个象限的圆弧插补其它象限的圆弧插补可与第一象限的情况相比较而得出，因为其它象限的所有圆弧总是与第一象限中的逆圆弧或顺圆弧互为对称。对于圆弧插补，我们要首先清楚第一步的走步方向。给出相应偏差计算公式当Fm>=0,Fm+1=Fm-2ym+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm-2xm+1（第二、四象限）当Fm<0,Fm+1=Fm+2xm+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm+2ym+1（第二、四象限）

记忆：

2象限：1象限以y轴镜象

4象限：1象限以x轴镜象

3象限：1象限旋转180度

3．圆弧插补计算的程序实现

（1）数据的输入及存放开辟八个单元XO、YO、NXY、FM、RNS、XM、YM和ZF，分别存放起点的横坐标x0、起点的纵坐标y0、总步数Nxy、加工点偏差Fm、圆弧种类值RNS、xm、ym和走步方向标志。这里Nxy=|xe-x0|+|ye-y0|；RNS等于1、2、3、4和5、6、7、8分别代表SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4，RNS的值可由起点和终点的坐标的正、负符号来确定；Fm的初值为F0＝０，xm和ym的初值为x0和y0；ZF=1、2、3、4分别表示+x、-x、+y、-y走步方向。（2）圆弧插补计算的程序流程

y轴指明RNS，可以选择同样的偏差计算公式判断Fm的值判断Fm的值x轴(4)过象限问题方法一、将圆弧按所在象限分段。例如插补AC，则分成AB和BC，也就是给出2个圆弧的插补命令。方法二、在控制程序中考虑自动过象限的问题过象限判断：Ⅰ←→Ⅱ或Ⅲ←→Ⅳ时必有x=0Ⅱ←→Ⅲ或Ⅰ←→Ⅳ时必有y=0过象限的走向顺圆：SR1→SR4→SR3→SR2

逆圆：NR1→NR2→NR3→NR4举例：设加工第一象限逆圆弧AB，已知起点的坐标为A(4，0)，终点的坐标为B(0，4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判断起点F0=0x0=4,y0=4Nxy=81F0=0-xF1=F0-2x0+1=-7x1=x0-1=3,y1=0Nxy=72F1<0+yF2=F1+2y1+1=-6x2=3,y2=y1+1=1Nxy=63F2<0+yF3=F2+2y2+1=-3x3=3,y3=y2+1=2Nxy=54F3<0+yF4=F3+2y3+1=2x4=3,y4=y3+1=3Nxy=45F4>0-xF5=F4-2x4+1=-3x5=x4-1=2,y5=3Nxy=36F5<0+yF6=F5+2y5+1=4x6=2,y6=y5+1=4Nxy=27F6>0-xF7=F6-2x6+1=1x7=x6-1=1,y7=4Nxy=18F7>0-xF8=7-2x7+1=0x8=x7-1=0,y8=4Nxy=03.2.3数字积分插补法1.数字积分法的直线插补2.数字积分的圆弧插补

1.数字积分法的直线插补时钟频率为fCy方向溢出脉冲频率为fyx方向溢出脉冲频率为fxJRX累加器Jx寄存器Jy寄存器JRY累加器J∑数字积分直线插补框图xOyB(xe,ye)A(x0,y0)

直线插补2.数字积分的圆弧插补

数字积分圆弧插补JiIiJAxOyB(xB,yB)A(xA,yA)IAO’(x0,y0)Pi(xi,yi)VxVY时钟频率为fCy方向溢出脉冲x方向溢出脉冲JRX累加器Jx寄存器Jy寄存器JRY累加器

圆弧插补器原理简图

圆弧加工终点判别JAJxOyICDEBAIARO’3.3多轴步进电机控制技术

数控机床的驱动元件常常是步进电机。步进电机是电机类中比较特殊的一种，它是靠脉冲来驱动的。靠步进电机来驱动的数控系统的工作站或刀具总移动步数决定于指令脉冲的总数，而刀具移动的速度则取决于指令脉冲的频率。步进电机不是连续的变化，而是跳跃的，离散的。步进电机：脉冲电机，给一个脉冲电机转一下。它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D／A）转换器。输入：脉冲输出：位移脉冲数：决定位移量脉冲频率：决定位移的速度StepMotor-------KP4M4-001

TheoriginalfloppydiskdriveforIBM-PCsandcompatibleswastheTandonTM100.3.3.1步进电机的分类3.3.2步进电机的工作原理3.3.3步进电机的工作方式3.3.4步进电机控制接口及输出字表3.3.5步进电机控制程序3.3.1步进电机的分类按力矩产生的原理，分为反应式和励磁式。反应式的转子中无绕组，由定子磁场对转子产生的感应电磁力矩实现步进运动。反应式步进电机有较高的力矩转动惯量比，步进频率较高，频率响应快，结构简单。励磁式的定子和转子均有励磁绕组，由它们之间的电磁力矩实现步进运动。有的励磁式电机转子无励磁绕组，而是由永久磁铁制成，转子有永久磁场，通常把这样的步进电机称为混合式步进电机。混合式步进电机具有步距较小、有较高的启动和运行频率、消耗功小、效率高、不通电时有定位转矩、不能自由转动等特点，广泛应用于机床数控系统、打印机、硬盘机等数控装置中。按照输出力矩大小分为伺服式和功率式。伺服式只能驱动小负载，一般与液压转矩放大器配用，才能驱动机床等较大负载。功率式可以直接驱动较大负载。3.3.2步进电机的工作原理（1）步进电机的结构：一句话，内转子和定子构成。定子：定子上有绕组，教材上这个电机是三相电机，有3对磁极，实际上步进电机不仅有三相，还有四相、五相等等。三对磁极分别为A、B、C，通过开关轮流通电。转子：上面带齿。为了说明问题，这里只画了4个齿。（其实一般有几十个齿）（2）工作原理：对于三相步进电机的A、B、C这三个开关，每个开关闭合，就会产生一个脉冲，现在我们一块看一下工作过程。步进电机的“相”和“拍”

“相”－绕组的个数“拍”－绕组的通电状态。如：三拍表示一个周期共有3种通电状态，六拍表示一个周期有6种通电状态，每个周期步进电机转动一个齿距。①初始状态时，开关A接通，则A相磁极和转子的0、2号齿对齐，同时转子的1、3号齿和B、C相磁极形成错齿状态。这就相当于初始化。

②当开关A断开，B接通，由于B相绕组和转子的1、3号齿之间的磁力线作用，产生一个扭矩，使得转子的1、3号齿和B相磁极对齐，则转子的0、2号齿就和A、C相绕组磁极形成错齿状态。

③开关B断开，C接通，由于C相绕组和转子0、2号之间的磁力线的作用，使得转子0、2号齿和C相磁极对齐，这时转子的1、3号齿和A、B相绕组磁极产生错齿。

④当开关C断开，A接通后，由于A相绕组磁极和转子1、3号齿之间的磁力线的作用，使转子1、3号齿和A相绕组磁极对齐，这时转子的0、2号齿和B、C相绕组磁极产生错齿。很明显，这时转子移动了一个齿距角。如果对一相绕组通电的操作称为一拍，那对A、B、C三相绕组轮流通电需要三拍。对A、B、C三相轮组轮流通电一次称为一个周期。从上面分析看出，该三相步进电机转子转动一个齿距，需要三拍操作。由于按A→B→C→A相轮流通电，则磁场沿A、B、C方向转动了360°空间角，而这时转子沿ABC方向转动了一个齿距的位置。在图中，转子的齿数为4，故齿距角90°，转动了一个齿距也即转动了90°。同样的，如果转自由40个齿，则转完一个周期是9°。

步进电机的步距角的计算

对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为Z，它的齿距角θZ为

θZ=2π／Z=360°/Z步进电机的步距角θ可以表示如下

θ=θZ／N=360°/(NZ)其中：N是步进电机工作拍数，Z是转子的齿数。对于三相步进电机，若采用三拍方式，则它的步距角是

θ=360°/(3×4)=30°对于转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，其步距角是

θ=360°/(3×40)=3°3.3.3步进电机的工作方式1．步进电机单三拍工作方式2．步进电机的双三拍工作方式3．步进电机的三相六拍工作方式1.单三拍工作方式：单三拍就是每次只给一个线组通电，其余的绕组断开。

①绕组的通电顺序：A→B→C→A→…②电压波形在这里，步进电机是由脉冲控制的。而脉冲的输出受计算机的控制。2．步进电机的双三拍工作方式

①绕组的通电顺序：ABBCCA②电压波形3．步进电机的三相六拍工作方式

①绕组的通电顺序：AABBBCCCAA②电压波形步进电机细分驱动：

切换时，绕组电流并非全部切除或通入，只改变额定值的一部分（如1/4)，转子也只转动步距角的一部分（如1/4)。优点：达到更高分辨率，减小振动和噪声二、步进电机的主要特性参数1、步距角Q2、最大静态转矩Mjmax3、最大启动转矩4、最高启动、停止频率（突跳频率）5、连续运行的最高工作频率三、使用步进电机要注意的问题1、低频振荡2、升降速特性曲线3、运行前应先定位ft0.63250.6325TaTd四、步进电机的选择1、负载转矩的计算

M/Mjmax=0.2-0.5，M为负载转矩，Mjmax最大静态转矩2、步距角Q与机械系统的匹配3、负载惯量和机床所要求的启动频率、最高工作频率五、步进电机的驱动脉冲信号源（变频）环形分配器功率放大器步进电机插补器1、脉冲信号源频率可变的脉冲发生器2、环形分配器a、硬件环形分配器（以三相六拍为例）正转132465ABCDADBDC100110110010010011011001001101101100156423反转ABCDADBDC100101101001001011011010010110110100100Φ1Φ01ABC0001111001DA=B111Φ0Φ00ABC0001111001DB=C001Φ0011ABC0001111001DC=A111Φ0Φ00ABC0001111001DA=C001Φ0Φ11ABC0001111001DB=A100001ABC000111100DC=B1Φ1反转正转QQDABCCKBKQQDBACAKCKQQDCABBKAKCPRDA

BCDA=BK+CK=(B+K)(C+K)=BC+CK+BKDB=CK+AK=(C+K)(A+K)=AC+AK+CKDA=AK+BK=(A+K)(B+K)=AB+BK+AKb、软件环形分配器分配输出口PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0

CBA001011010110100101正转1→3→2→6→4→5反转1→5→4→6→2→3在内存中作一表132465TAB:+1+2+3+4+5例:A[6]={1，3，2，6，4，5}inti，ki=0;Outputb(Port，A[i]）；定位

delay(x)；或定时器定时

if(k){if(i==5)i=0elsei++;}eles{if(i==0)i=5;elsei--;}3、功率放大电路使用L298N芯片驱动电机步进电机驱动电路3.3.4步进电机控制接口及输出字表步进电机的控制中，要关心下列问题：

①步进电机的精度问题：步进电机的工作精度问题；

②速度调节问题：步进电机运动速度的快慢的调节；

③计算机接口问题：和计算机接口应该注意的问题。1．步进电机控制接口2．步进电机控制的输出字表

步进电机常规控制电路

脉冲分配器：把脉冲串按一定规律分配给脉冲放大器的各相输入端，又称环形分配器。

输入：步进脉冲，1个脉冲为1拍，走一步；

方向选择

，正转或反转。

输出：各相绕组的驱动脉冲。

功率放大器：脉冲分配器的输出电路不足以驱动步进电机，进行功率放大。

步进电机微机控制方式一

微机

＋

环形分配器

＋

功放

运动控制及脉冲产生

脉冲分配

步进电机微机控制方式2

微机

＋

驱动电路运动控制和脉冲分配

功率放大

步进电机控制接口

－例如：采用8255芯片控制x,y轴步进电机。1．步进电机控制接口步进电机控制的输出字表

－8255的PA、PB口分别控制x,y轴步进电机。

－输出数据“

1”表示通电，“

0”表示断电。2.步进电机控制的输出字表x轴步进电机输出字表y轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字ADX100000001=01HADY100000001=01HADX200000011=03HADY200000011=03HADX300000010=02HADY300000010=02HADX400000110=06HADY400000110=06HADX500000100=04HADY500000100=04HADX600000101=05HADY600000101=05H

－输出字以表的形式顺序存放在内存：

正转访问顺序：ADX1->ADX2->…->ADX6 ADY1->ADY2->…->ADY6

反转访问顺序：ADX6->ADX5->…->ADX1 ADY6->ADY5->…->ADY1

微机的运动控制功能

－改变输出脉冲数，控制步进电机的走步数；

－改变各相绕组的通电顺序，控制步进电机的转向，正转、反转；

－改变输出脉冲的频率，控制步进电机的转速。3.3.5步进电机控制程序1.步进电机走步控制程序2.步进电机速度控制程序①硬件电路；②电机类型（三相、四相等）、步距角、最高通电频率、最低通电频率等等。频率对应的是速度。③选择工作方式；④电机控制的调速问题。1．步进电机走步控制程序什么是走步程序？用ADX和ADY分别表示x轴和y轴步进电机输出字表的取数地址指针。且用ZF=1、2、3、4分别表示+x、-x、+y、-y走步方向。在流程图的第一个判断中，ZF通过对Fm的判断来赋值。因此，这个程序还要和插补计算程序结合起来看。2．步进电机速度控制程序注意两点：

①速度往往和输出字的输送的频率有关；

②调速过程总是有加速问题。内容：

①按正序或反序取输出字可控制步进电机正转或反转，输出字更换得越快，步进电机的转速越高；②可采用延时或定时器方法。控制延时的时间常数，即可达到调速的目的；Ti为相邻两次走步的时间间隔，Vi为进给一步后速度，a为加速度。匀速控制：步进电机用固定不变的频率运行即可，如何实现？用定时/计数器定时中断步进电机控制实验 －四相八拍工作方式。 －8086：采用延时方式进行速度控制 －8031：采用定时器方式进行速度控制三相单三拍

CBA0000000101H0000001002H0000010003H正转反转三相双三拍

CBA0000001103H0000011006H0000010105H正转反转三相六拍

CBA0000000101H0000001103H0000001002H0000011006H0000010004H0000010105H正转反转对于四相五相步进电机的输出表按此方法步进电机控制程序示意框图否例、请设计一8086步进电机控制系统（1片8253、1片8259、1片8255）。四相步进电机，转速500步/S.A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

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082558253GATE01.19318MHzCSA1A0WRRDA2A1IOWIORY0D7~0D15~8+5VCLK0OUT0IR2CSRDWRA0A1INTINTRINTAINTASP/EN+5VIR28259AY1IORIOWD7-D0/RD/WRRESETA1A0PA3PA2PA0CS8255PA1DCBAA1A2Y2IORIOWG1CBAG2AG2B...Y3Y7Y2Y1Y0A6A0A9A5A474LS138CSA8定时时间常数计算：N=1s50011.19318MHz=2386DATASEGMENTSTEPDW200；200步SIGNADB1；正/发控制DATAENDSSTC-SEGMENT