平面直角定位系統的電路設計
汪 梅 楊世興 黃向慧(西安礦業學院710054)
摘 要 設計出以步進電動機拖動為核心的平面直角自動定位系統電路，其中包括單片機輸出接口線路、光電耦合線路、驅動線路、直流電壓源電路等。由緩沖寄存器、環形分配器、控制邏輯及正反轉控制門組成的步進電機控制器則用計算機軟件替代。實驗結果表明，系統的硬件線路簡單，抗干擾能力強，系統性能達到設計要求。
敘 詞 步進電動機定位系統單片微型機
1 引言
平面直角自動定位系統廣泛應用于過程控制的各個領域。步進電機拖動的平面直角自動定位系統的主要特點1是能實現精確移位、精確定位、無積累誤差，它一般應用于難度較大、要求精度高的繪圖機或數控機床等系統中。單片機控制的步進電機拖動平面直角自動定位系統的主要優點是用軟件替代由緩沖寄存器、環形分配器、控制邏輯及正反轉控制門組成的步進電機控制器，這不僅簡化了硬件線路，降低了成本，而且大大提高了系統的可靠性。
系統所用步進電機為90bf003型反應式步進電機，相數為三相，步距角1. 50/30，直流電壓60v，相電流5a．****靜傳矩1. 96nm，****空載啟動頻率為1 500hz，運行頻率為800hz，分配方式為三相6拍。
系統的工作過程是從鍵盤輸入定點坐標(x，y)后，軟件控制x電機和y電機的轉動方向、轉動步數，以達到平面直角自動定位的目的，也可以使電機反轉到坐標原點。直流電壓源電系統的硬件線路由單片機輸出接口線路、光耦線路、驅動線路、直流電壓源電路、步進電機及負載組成，圖1為硬件線路框圖。
2。單片機輸出接口線路的設計
單片機輸出接口線路如圖2所示。單片機采用8031芯片。接口線路中采用8255的a口為輸出口，pao～pa2接x電機的三相，pa4～pa6接y電機的三相，b口、c口為輸入口。
3 光耦線路的設計
圖3為單片機與電機的一相的連接圖，圖中光電隔離電路的目的是隔斷驅動電路與單片機之間的聯系，避免一旦驅動電路發生故障造成功率放大器中的高電平信號進入單片機而燒毀器件。為此，在驅動器與單片機之間加一級以4n25為主要元件的光電隔離電路，從而提高了系統抗干擾的能力。
4 驅動線路設計
在驅動線路（即功率放大電路）中，采用達林頓管tip122作為驅動電路的主要器件。當pa=1時，發光二極管不發光，因此光敏三極管截止，達林頓管tip122導通，a相控制繞組通電。反之，當pa=0時，經反相后，使發光二極管發光，光敏三極管導通，達林頓管tip122截止，a相控制繞組不通電，如圖3所示。
5直流電壓源電路
直流電壓源電路的要求是ufz= 60v， 因此整流橋選擇bp82、濾波電容c=4 700uf、r-120。
直流電壓源電路如圖4所示。
6 程序的設計
系統軟件設計的主要任務是，從接收的平面坐標點的值判斷電機的旋轉方向，按順序發出控制脈沖，判斷電機是否運行至定位點。兩臺電機的控制完全類似，電機正轉的控制脈沖是，a-ab-b-bc-c-ca，反轉控制脈沖順序與之相反。產生時序脈沖的方法是用 |
