基于细分驱动的船用仪表步进电机控制的实现

时间: 2024-07-20 00:10:38 |   作者: 华体会娱乐体育首页

  船用仪表从工作原理上区分，有模拟式仪表和数字式仪表。以模拟量组合单元仪表为主的监控仪表所需要的器件数量多，指示精度低。数字式船用仪表多为LED数码管显示方式，LED数码管其实就是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，正常的情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。因此为了既适应船用仪表的需要，又满足人机工程的要求，本文提出了一种全数字

  式船用柴油机状态监控仪表，与传统的模拟量为传输量的指针式仪表不同的是，它把数字量用

  式指针进行了模拟式指示，将数字显示的准确性和模拟指示的直观性结合在一起，克服了以往模拟式仪表指针指示的非线性、抖动、卡滞等现象，指针示值准确、能够快速追踪参数的变化，运行平稳。

  步进电机式船用仪表总体结构框图如图1所示，本设计采用带有LCD显示模块的PIC核的单片机作为控制器，采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可一起进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更加高，速度亦更快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大幅度的提升，有利于实现超小型化。属于CISC结构的单片机有Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond（华邦）W78系列、荷兰Philips的PCF80C51系列等；属于RISC结构的有Intel8051系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。

  步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动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。能够最终靠控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以经过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而达到调速的目的。

  方式有专用芯片法和PWM脉宽调制法。专用芯片法采用硬件的方法实现步进电机的，容易实现，但成本比较高。PWM脉宽调制法采用PWM脉冲直接对步进电机进行驱动，采用软件的方式实现，驱动硬件成本较低，但需要多路PWM模块，对单片机的选型要求比较高。因此综合成本和实用性两方面的因素考虑后，本设计提出一种基于组合电阻式的步进电机细分驱动方法，该驱动方式的硬件为3个电阻的组合，成本低，原理简单，易实现。