【《单片机控制的激光旋转加工步进电机控制系统软件设计案例》1700字】

单片机控制的激光旋转加工步进电机控制系统软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u2522单片机控制的激光旋转加工步进电机控制系统软件设计案例 1252451.1主程序设计 1311841.2中断程序设计 2116361.3串口通讯程序设计 5199041.4电机驱动程序设计 61.1主程序设计完成系统运行环境各模块的初始化是激光旋转加工步进电机控制系统主程序的主要功能，其中主要包括初始化系统时钟。本文采用的系统工作频率为48mhz；对ADC模块初始化，本文将ADC模块的工作模式改为自动转换扫描，4个采样通道，时钟由系统时钟产生；PWM产生模块进行初始化，主要设置PWM工作模式，控制输出和周期。初始化UART串口通信，设置发送和接收端口、波特率等参数[11]。除此之外，还包括获取主机信息、读取拨码开关参数、中断软呼叫等功能。初始化后，激活CCU8中的计时器。在主程序中，调用相应的串行通信函数，对上位机传输的信息进行处理，判断是否对中断有响应。图1.1主程序流程图1.2中断程序设计激光旋转加工步进电机控制系统的软件控制算法主要由主程序和中断程序实现。PWM中断程序会实现本文的主要功能，如速度计算、闭环控制算法、两相SVPWM控制等功能；其程序的流程图如图5-6。主要包括以下几个部分:坐标变换，将两相步进电机采样后得到的两相电流，通过坐标与两相步进电机在旋转坐标系中转换为正交轴电流。电机的正交轴在旋转坐标系下。通过坐标将电压转换回实际电压;闭环控制算法:比较参考转速与所得到的实际反馈转速，在速度控制器之中写入，把它的输出作为定子电流与采样后的交轴分量进行坐标变换。将当前差值输入当前控制器;SVPWM的两相算法就是将两相SVPWM模块里面输入实际电压，将得到的PWM占空比输出，为了可以控制两相步进电机的运行，就要并实时改变占空比[12]。图1.2PWM中断程序流程图图1.3闭环控制算法流程图ADC中断主要负责对电机相电流和母线电压的采样后的模数转换和坐标变换。图1.4AD中断程序流程图1.3串口通讯程序设计本文使用的串口通讯是基于Modbus-RTU通讯协议下的，图1.5为其数据帧处理的流程图。图1.5通信数据处理流程图1.4电机驱动程序设计（1）步进电机闭环反馈的精确控制在步进电机软件设计的过程中，通过采用定时器控制PWM脉冲的数量以及频率实现对步进电机的精确控制，改进后的加工阶段速度示意图如下图1.6所示。图1.6加工阶段速度示意图如图所示，本文将一次完整的加工动作大体划分为5个阶段：1.起步：为了减少丢步现象，电机在启动过程应该缓慢加速。2.平稳加速：在未接触到工件之前，为防止与工件发生激烈碰撞，加速较为平稳。3.急剧加速：在接触到工件后，为了提高整体加工速度，进入急剧加速阶段。1.高速运行：在加速阶段结束后，进入速度较高的运行阶段。5.急剧减速：为了避免造成较大噪音以及波动，所以急剧减速，降低步进电机的运行速度[13]。通过软件编程实现了对步进电机不同运行阶段的速度调控，解决了步进电机在运行过程中噪音较大的问题，降低了运转时的波动程度，提高了加工精度。图1.7步进电机闭环反馈控制流程图实现步进电机精确控制的软件控制流程如上图1.7所示，其基本控制原理为利用程序自检测以及光电检测装置实现的闭环反馈控制。首先步进电机系统会对主控系统发送的命令进行解析，使能相关定时器，设定初始转向，设置阶段值初值为0，之后定时器会每隔一定的时间发送一次脉冲直到所发送的脉冲数大于设置好的溢出值，此时阶段值会加1，如果阶段值不大于5，会设置新的溢出值以及PWM脉冲频率控制下一阶段的运行角度以及速度，如此往复循环直到阶段数大于5则会跳出循环。然后检测本文所设计的光电检测装置是否触发中断，如果未检测到外部中断，则控制定时器继续发送脉冲，一旦检测到外部中断，则控制定时器失能，步进电机达到复位状态[14]。（2）电磁振荡器振动幅度的控制图1.8电磁振荡器控制流程图如上图1.8所示为电磁振荡器控制流程图，首先会对步进电机系统的定时器以及外部中断进行初始化，在接收到主控的动作指令后会使能相关定时器进行计时操作，同时会触发外部中断将对应的引脚拉低，从而使硬件电路中的可控硅导通，线振器因此会在电磁振荡器的驱动下振动。若定时器计时时间未到，则引脚持续保持低电