基于細分驅(qū)動的船用儀表步進電機控制的實現(xiàn)
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1 步進電機式船用儀表的總體設計方案
步進電機式船用儀表總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，本設計采用帶有LCD顯示模塊的PIC核的單片機作為控制器，采用RISC結(jié)構(gòu)的單片機數(shù)據(jù)線和指令線分離，即所謂哈佛結(jié)構(gòu)。這使得取指令和取數(shù)據(jù)可同時進行，且由于一般指令線寬于數(shù)據(jù)線，使其指令較同類CISC單片機指令包含更多的處理信息，執(zhí)行效率更高，速度亦更快。同時，這種單片機指令多為單字節(jié)，程序存儲器的空間利用率大大提高，有利于實現(xiàn)超小型化。屬于CISC結(jié)構(gòu)的單片機有Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺灣Winbond（華邦）W78系列、荷蘭Philips的PCF80C51系列等；屬于RISC結(jié)構(gòu)的有Intel8051系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韓國三星公司的KS57C系列4位單片機、臺灣義隆的EM-78系列等。
2 步進電機組合電阻式細分驅(qū)動的硬件設計
步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。
步進電機的細分驅(qū)動方式有專用芯片法和PWM脈寬調(diào)制法。專用芯片法采用硬件的方法實現(xiàn)步進電機的細分驅(qū)動，容易實現(xiàn)，但成本較高。PWM脈寬調(diào)制法采用PWM脈沖直接對步進電機進行驅(qū)動，采用軟件的方式實現(xiàn)，驅(qū)動硬件成本較低，但需要多路PWM模塊，對單片機的選型要求較高。因此綜合成本和實用性兩方面的因素考慮后，本設計提出一種基于組合電阻式的步進電機細分驅(qū)動方法，該驅(qū)動方式的硬件為3個電阻的組合，成本低，原理簡單，易實現(xiàn)。
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