SM8954A單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)鐵芯扭槽疊扣沖壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言
? ? ? ?執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指控制系統(tǒng)根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生推力或位移的裝置，它接受控制信號(hào)，使運(yùn)動(dòng)過(guò)程按預(yù)定要求正常執(zhí)行。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行元件，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角與輸入電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)（即脈沖頻率）成正比。步進(jìn)電機(jī)的位移量與輸入脈沖嚴(yán)格成比例，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)規(guī)定的角度（稱(chēng)步距角）。由于控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用在各種控制裝置中。 電機(jī)鐵芯扭槽疊扣沖壓控制系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)模具加工智能化控制要求，為企業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性產(chǎn)品，其要求是對(duì)高速?zèng)_床附加一智能模具控制器，該控制器在不影響沖床原有的運(yùn)行及控制的基礎(chǔ)上，采集相關(guān)的輸入信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)所沖模具的有效控制。本課題設(shè)計(jì)的控制器要求扭槽模具每沖一片后移動(dòng)一個(gè)步距到達(dá)另一個(gè)特定位置，再?zèng)_另一片，連續(xù)沖出的鐵芯片，經(jīng)疊壓后，形成所要求的扭槽形狀?？刂葡到y(tǒng)強(qiáng)調(diào)鐵芯加工過(guò)程中的角度位移控制，希望具有足夠高精度的步距角，并且運(yùn)行穩(wěn)定性好?？刂葡到y(tǒng)選用了兩相混合型步進(jìn)電機(jī)作為位置控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)單片機(jī)的控制，將輸入的脈沖信號(hào)線(xiàn)性的轉(zhuǎn)換為位移量，從而控制電機(jī)鐵芯的扭槽。

1控制系統(tǒng)的硬件組成 控制系統(tǒng)的硬件組成電路由SM8954A單片機(jī)、可編程并行接口8255、地址鎖存器74ALS373、AT93C46 EEPROM、步進(jìn)電機(jī)和電磁閥、液晶模塊顯示電路和鍵盤(pán)等組成。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)外圍接口芯片8255A與單片機(jī)連接。 該控制系統(tǒng)選用的是SM8954A單片機(jī)。 SM8954A是***新茂公司（SyncMOS）推出的單片機(jī)，其兼容MCS一51單片機(jī)，此芯片有16Kbyte的FLASH、1Kbyte的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），4個(gè)8位的I／O口線(xiàn)，3個(gè)16位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，一個(gè)全雙工串行口，內(nèi)置看門(mén)狗定時(shí)器（WDT），片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路，具有低功耗、低成本、性能良好的優(yōu)點(diǎn)。 本系統(tǒng)使用單片機(jī)的P3．2（#INT0）外部中斷0請(qǐng)求端作為沖床沖頭的位置信號(hào)，由此引腳引入中斷，可控制步進(jìn)電機(jī)是否啟動(dòng)等。

2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選用 步進(jìn)電機(jī)可以用數(shù)字信號(hào)直接控制，很容易與微處理器相連接，隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 步進(jìn)電機(jī)需配置一個(gè)專(zhuān)用的電源供電，電源的作用是讓電動(dòng)機(jī)的控制繞組按照特定的順序通電，即受輸入的電脈沖控制而動(dòng)作，這個(gè)專(zhuān)用電源稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)電源（或驅(qū)動(dòng)電路）。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源是一個(gè)互相聯(lián)系的整體，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能是由電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源兩者配合所形成的綜合效果。 該控制系統(tǒng)選用了北京斯達(dá)微步控制技術(shù)有限公司的86BYG250C型的兩相混合型步進(jìn)電機(jī)，選用的驅(qū)動(dòng)器是該公司生產(chǎn)的和86BYG250C型步進(jìn)電機(jī)相配套的MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器采取先進(jìn)的細(xì)分技術(shù)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。 86BYG250C步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：

表l 86BYG250C步進(jìn)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器的主要性能參數(shù)，如表2所示：

表2 MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器的主要性能參數(shù)

3 MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)的接口 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)工作，控制系統(tǒng)提供的弱電信號(hào)放大為步進(jìn)電機(jī)能夠接受的強(qiáng)電流信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)提供給MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)主要有步進(jìn)脈沖信號(hào)CP和方向電平信號(hào)DIR。

圖1步進(jìn)電機(jī)方向控制信號(hào)4 MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的接口 MS一2H090M型驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)的出線(xiàn)方式不同，與驅(qū)動(dòng)器的連接也不同。在該控制系統(tǒng)中采用的電機(jī)86BYG250C為兩相四根線(xiàn)電機(jī)，接法如圖2所示。

圖2步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的連接

5結(jié)論
? ? ? ?步進(jìn)電機(jī)是一種易于精確控制的電機(jī)，由于其良好的性能而受到廣泛的應(yīng)用，其控制方法也多種多樣。本文介紹了在電機(jī)鐵芯扭槽疊扣沖壓控制系統(tǒng)中，SM8954A單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)用電路，該系統(tǒng)成本不高，既簡(jiǎn)化了線(xiàn)路，降低了成本，又大大提高了可靠性。使用起來(lái)極為方便。