張學(xué)科

（廣西科技師范學(xué)院職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院，廣西來賓 546199）

步進電機控制是一個既較為成熟而又發(fā)展迅速的課題，步進電機控制具有種種優(yōu)點，尤其在精確位移控制方面，近年來一直是國內(nèi)外很多企業(yè)研究開發(fā)的熱點［1］。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)逐步為業(yè)界所認識，已成為新世紀測控技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵的方向。采用虛擬儀器對步進電機進行控制研究是一個新的方法，有非常好的發(fā)展應(yīng)用前景。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，可以利用其快捷地構(gòu)筑在實際工程中所需的儀器系統(tǒng)，是目前主流的軟件開發(fā)集成環(huán)境，有著非常廣泛的應(yīng)用［2-3］。Proteus是一款常用基礎(chǔ)電路仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路，操作簡便，是非常受歡迎的單片機軟件仿真系統(tǒng)［4］。LabVIEW結(jié)合Proteus正滿足對步進電機的簡單仿真控制設(shè)計的要求。

1 硬件電路設(shè)計

1.1 步進電機及其驅(qū)動控制

本設(shè)計采用直流電源為四相步進電機進行供電，對其各相繞組按一定時序進行通電，使得步進電機步進轉(zhuǎn)動［5］。步進電機驅(qū)動器在各種狀態(tài)上要符合所控制的步進電機的技術(shù)參數(shù)要求，本設(shè)計采用ULN2003芯片進行驅(qū)動。ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)［6］。

1.2 總電路圖設(shè)計

如圖1所示，總電路圖由單片機最小系統(tǒng)電路、電源電路、電機驅(qū)動電路、指示電路、串行接口電路燈組成。串行接口電路由RS232串行接口、MAX232芯片構(gòu)成，實現(xiàn)單片機輸入輸出的串口信息到PC的串行接口信息的轉(zhuǎn)換。

圖1 總電路圖

2 程序設(shè)計

2.1下位機程序設(shè)計

設(shè)計程序流程圖如圖2所示。下位機采用AT89C52為核心控制器，采用C語言編寫控制程序；為完成預(yù)定的控制功能，主要控制功能為對步進電機的轉(zhuǎn)向、圈數(shù)的設(shè)置。

圖2 程序框圖

2.2 上位機程序設(shè)計

步進電機控制程序框如圖3所示。LabVIEW的圖形化源代碼又稱G代碼，類似于流程圖，是一種圖形化的源代碼，編程非常簡便。對于本設(shè)計較為簡單，主要利用其函數(shù)庫中已有的模塊完成相應(yīng)連接和面板顯示功能。

圖3 步進電機控制程序框圖

3 電路測試

3.1 LabVIEW和Proteus的銜接

在正確安裝LabVIEW 2014和Proteus 7.8軟件之外，還必須安裝NI_VISA串口通訊協(xié)議驅(qū)動和虛擬串口軟件VSPD—XP。通過該軟件模擬虛擬串口COM3和COM4分別分配給虛擬下位機和上位機，這樣才能成功實現(xiàn)虛擬平臺的通訊任務(wù)［7-8］。其VSPD軟件界面如圖4所示。

圖4 VSPD軟件界面圖

3.2 步進電機控制電路測試

完成軟硬件設(shè)計后，借助LabVIEW和Proteus對電路進行仿真測試。如圖5所示，上位機設(shè)定好預(yù)定圈數(shù)，按下正轉(zhuǎn)執(zhí)行，下位機控制步進電機執(zhí)行預(yù)定的圈數(shù)，上位機實時顯示工作狀態(tài)。直到完成預(yù)定工作圈數(shù)，停止。

圖5 電路仿真圖

4 結(jié)語

設(shè)計借助LabVIEW和Proteus平臺，利用圖形化編程語言實現(xiàn)了虛擬通信，實現(xiàn)了控制電路的仿真調(diào)試。實驗證明，采用LabVIEW編寫的程序?qū)Σ竭M電機進行控制仿真，效果好，可移植性強。該系統(tǒng)可以進一步擴展成轉(zhuǎn)速控制、遠程控制等會獲得更好的使用效果。