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施广宏 石成英 韩华锋 孙引朝
(第论文范文兵工程学院西安710025)
摘 要本设计提出了一种基于微型计算机控制步进电机的方案.分析了步进电机的基本工作原理,提出了系统硬件的设计,采用C++6．O语言进行软件开发,在Windows平台下实现由微型计算机直接控制步进电机,并已成功应用.
关键词微型计算机Windows平台步进电机控制系统
步进电动机是一种离散运动的装置,是纯粹的数字控制电动机.给一个电脉冲信号,电动机就转过一个角度或者前进一步,其输出转角、转速与输入脉冲的个数、频率有着严格的比例关系.由于步进电机具有步距值不受诸如电压和温度变化的影响、误差不长期积累以及控制性能好等优点,其在仪器仪表、机器人、数控机床等行业得到了非常广泛的应用.
为了得到更加良好的控制性能,对步进电机的控制的研究就一直没有停止过.原来的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路,或者集成电路,调试安装复杂；基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机,更好地发挥了步进电机的潜力.本设计为了达到高精度定位和平稳运行的要求,采用步进电机细分驱动技术,即采用包括振荡器、环行分配器控制的细分驱动方案；同时为了达到闭环控制的目的,实现控制自动化,需与数据采集设备配套使用,采用微型计算机对步进电机进行控制.本设计采用C++6．O语言进行软件开发,在Windows平台下利用VS提供的串行通信控件来实现微型计算机与步进电机控制器之间的数据通讯,最终实现由微型计算机直接控制步进电机.1 步进电机的工作原理
当步进电机接收到一个脉冲信号,步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的.可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度,从而达到调速的目的.控制信号由PC机产生,步进电机则根据控制信号来动作.
本设计使用日本RORZE株式会社生产的M24141S型二相反应式步进电机,步距角(Q.)为1.80.其参数及常用术语如下：
(1)步距角(Q.)：表示控制系统每发一个步进脉冲信号,步进电机转子所应转动的角度的理论值.
从式中可以看出,运行拍数和转子的齿数不同时,步距角不同,且步距角与运行拍数或转子的齿数成反比.
(2)齿距角(Q：)：相邻两齿中心线间的夹角,通常定子和转子具有相同的齿距角.
2系统硬件设计
步进电机控制系统由微型计算机、脉冲控制器和驱动器组成.
控制系统采用微型计算机来产生控制脉冲.通过微型计算机中编程输出一定数量的方波脉冲,控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量,同时通过编程控制脉冲频率来控制步进电机的转动速度,进而控制伺服机构的进给速度.环形脉冲分配器将微型计算机输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组.
该微型计算机控制步进电机系统由微型计算机、脉冲控制器、驱动器、步进电机驱动电源、步进电机等部分组成,其系统控制框图如图1所示.
在图1中由微型计算机给出脉冲信号,经脉冲控制器产生步进电机工作方式所需的各相脉冲信号,驱动器对脉冲分配器输出的弱信号进行放大,产生电机所需的激励电流,使电机按要求工作.
系统所用脉冲控制器、驱动器为日本RORZE株式会社产品.脉冲控制器由电平变换器RC-002A和定位主控器RC-233组成,通过RS-232总线连接至微型计算机的COM端口.由微型计算机产生的脉冲经过电平变换器进入定位主控器中.因通常计算机的输出接口是RS-232电平信号,因此不便长距离传输,这在实际控制中是很不方便的.因此在计算机输出端与定位主控器中加了一只电平变换器（RC-002）用于将RS-232电平信号转换为RS-232C电流环信号,加大了通讯距离.定位主控器RC-233用来控制脉冲串输入的步进电机系统.
驱动器为RD-023型2相细分步驱动器,同时与定位主控器RC-233组合可实现低震动.大多数驱动器在低速T作时不稳定,它们不能应用在要求精确和无振动的场合,细分步控制是解决这个问题的途径.细分步即将原来的一个整步步距分成多步驱动细分步后,各相的驱动电流再也不是非通即断的开关状态,而是一系列分级变化的电流台阶,细分步数越多、台阶越多,在步进角之间的定位点就越多.随着细分步数的增加,电机运行时跳跃角度减小.例如：当选择驱动器为400细分步时,本设计中步进电机的步距角由原来的1.80细分为1.80 /400等于0.004 50,这样更易满足精确控制的特殊要求.
硬件系统连接示意图如图2所示.
3步进电机的控制
本设计采用C++6.0语言进行软件开发,在Windows平台下利用VS提供的串行通信控件来实现微型计算机与步进电机控制器之间的数据通讯,最终实现由微型计算机直接控制步电机.在上述硬件连接系统的基础上,编译出步进电机的测试系统,
测试界面如图3所示.
首先测试微型计算机COM端口与脉冲控制器通信正常,其主要源程序如下：
void CD控制Dlg::OnBnCl_ickedButtonl()
／／TODO:在此添加控件通知处理程序代码
UpdateData( true)；
if( mcom.isValid())
mcom.close()；
mcom.init( COMID)；
if( ！mcom.isValid())
AfxMessageBox (COMID+’&,acute, cannot beopened！")；
void CD控制Dlg::OnBnClickedButton2()
／／TODO:在此添加控件通知处理程序代码
UpdateData( true)；
mcom.senddata《char *)mSendData.Get-String() ,mSendData.GetLength()),
void CD控制Dlg::OnBnClickedButton3()
／／TODO:在此添加控件通知处理程序代码
mcom.recdata()；
mRecData等于mcom.InBuffer,
UpdateData( false)；
在确认微型计算机与脉冲控制器通信正常后,由微机内编程向脉冲控制器发出脉冲指令.脉冲控制器RC-233对指令有专门要求,在其使用手册中有详细说明.例如：向脉冲控制器发出脉冲控制步进电机转动一定角度,在微机内源程序如下：
void CD控制Dlg::OnBnClickedButtonll()
／／TODO: Add your control notification handlercode here
char data[12]；
data[0]等于l$I；
data[l]等于‘l’；
data[2]等于‘2’；
data[3]等于‘O’；
data[4]等于‘0’；
data[5]等于‘O’；
data[6]等于‘0’；
data[7]等于‘0’；
data[8]等于‘1’；
data[9]等于‘0’；
data[10]等于‘0’；
data[ll]等于OxOd；
mcom.senddata(data,12),
data[2]等于‘5’；
data[3]等于OxOd；
mcom.senddata( data,4),
}.cpp
其中‘$’表示指令开始,按照脉冲控制器RC-233的指令系统,程序解读为：对步进电机以指令“2”设定位置脉冲数为100后,以指令“5”将步进电机现在的位置向顺时针方向转动100个脉冲数,按照步进电机的工作原理,步进电机顺时针转动180°.
4结束语
利用微型计算机实现对步进电机的控制,可操作性高,易实现.并且配以数据采集装置,可实现步讲电机的闭环控制,在精度要求较高的领域可以得到广泛应用.同时还可以把步进电机的转动情况在 情况有更直观的了解.微机上以动画形式同步显示出来,让操作者对工作
参考文献
[1] RORZE步进电机控制器（RC系列）使用手册
[2] RORZE步进电机驱动器（RD系列）使用手册
[3]方爱平,基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现,浙江工业大学,2008
[4]贵国庆．ME300B型51/论文范文R单片机学习开发系统应用实例
Design of the Stepping Motor Control System Based on Microcomputer
Shi Cuanghong, Shi Chengying, Han Huafeng, Sun Yincha.
( The Second Arlillery Engineering College , Xi&,acute,an 7 10025 , China )
Abstract This thesis introduced a design of stepping motor control system based on microcomputer.Firstly it illustrated the workingprincipIP of stepping motor, then,put forward the whole system blue print of the hardware design.Finally,using C++6.0 to develop thesoftware,based on this,the pc controUed the stepping motor directly on the Windows flatform.this sestem has been used succes论文范文ully.
脉冲:用脉冲控制变频器
Key words microcomputer,Windows flatform,stepping motor,controlsystem
(收稿日期:2010年 3月 10日 )
阿尔卡特朗讯采用下一代相干技术率先推出提升光传输能力等级的商用单载波100G解决方案
日前,阿尔卡特朗讯发布了其在光网络领域持续创新的最新成果.阿尔卡特朗讯创新性地采用新兴下一代相干技术,推出了第一个可在单波长上承载单载波100G传输的商用解决方案.随着这一商用解决方案的推出,阿尔卡特朗讯正引领市场走进100C下一代相干技术商用部署的时代.
视频流媒体、网络应用、文件共享和高清电影等应用驱动了带宽需求的快速增长.而下一代相干技术由于可以满足这一增长需求,成为了100G光网络的下一步发展趋势,并具有前所未有的抗传输损伤的能力.它可以使单波长传输速度达到100G,这意味着能够在60秒内传输超过10万个MP3音乐文件,或实现15000多个高清电视频道的同时直播.
单载波下一代相干技术能够大幅提高集成度、支持更长的传输距离,同时显著地降低网络的复杂性、运营成本和能耗.下一代相干技术还为100G与更低速率的传输架构（如10C和40(,)提供了前所未有的兼容性.
所有这些性能使得由阿尔卡特朗讯推出的这一业界首个商用解决方案成为了运营商理想的解决方案,可以有效助力其在保护现有投资和不降低网络性能的基础E,将其骨干网和城域网从10C向40C以及100C扩展,或者作为其新的经济可行的光网络部署平台.
该技术目前已用于光子业务交换机.它利用了阿尔卡特朗讯研发机构,也是光网络发展的内部驱动力贝尔实验室的创新.此外,阿尔卡特朗讯所有的密集波分复用( DWDM)平台也正在部署该技术.该100C下一代相干技术产品也是阿尔卡特朗讯高效能网络(HLN)架构的组成要素,该架构帮助业务提供商为其最终用户提供差异化的服务体验,同时最大限度地降低其总体拥有成本.
值得一提的是,日本软银电信公司口前已经选择了具备100C能力的阿尔卡特朗讯光子业务交换机用于升级其骨干网.正在召开的Interop Toky0 2010展览上,阿尔卡特朗讯展示了该产品并与日本软银电信公司合作提供了网络基础设施,以承载与展会相关的实时数据通信.此外,包括西班牙电信在内的全球主流运营商客户也对阿尔卡特朗讯的下一代相干技术成功进行了测试.
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