1、 實驗一 數控二維平臺實驗指導書數控二維平臺是數控系統中的基礎裝置。不難想象，當人們對數控二維平臺配備以不同的第三維方向的設計便可以滿足不同場合的需求。例如，當第三維設計成筆架形式時，就可組成一臺繪圖儀，當設計成縫紉機頭時，就有可能具備電腦提花機的功能；當我們將二維數控平臺設計成自動銑床的一部分時，又可以組成一臺電腦雕刻機等等。本實驗的主要目的。本實驗中，我們給數控二維平臺配以磁性筆架作為平臺運動軌跡的記錄裝置，從中體驗數控二維平臺的一些基本功能。通過實驗，我們還將進一步加深對于數控裝置和數控系統的認識和理解。本次實驗的任務是：1 認識數控二維平臺實驗設備的組成。11 數控二維平臺實驗設備總體

2、上由：機床本體、伺服系統、計算機控制界面、數控裝置、測量反饋裝置及相關的電氣供配電系統組成。12 除機床本體之外，數控二維平臺實驗設備的伺服系統由兩臺步進電動機及其驅動器組成。步進電動機及驅動器的技術參數見說明書：兩相混合式步進電動機細分驅動器SH-20403一文和圖紙：步進電動機及其驅動器。13 數控二維平臺實驗設備的計算機控制界面用VB6.0編寫，具體使用和操作方法將在本文的第2小節中介紹。14 在數控二維平臺實驗設備中，數控裝置由以單片機89C51為核心的自制實驗板卡StepMotorsDriver1組成，該板卡的具體硬件電路可見圖紙：兩維平臺步進控制電路。15 數控二維平臺實驗設備中提

3、供的測量反饋裝置有兩種，一種是開關量信號，是由每臺機床的X、Y軸兩端安裝的干簧管開關在磁鐵接近時實現的；另一種是由光柵采集的數字量信號，兩種裝置所采集的信息都要經過單片機處理之后才能實現所要求的功能。16 電氣供配電系統的組成線路和工作原理見兩維數控平臺電氣線路圖說明書。2 通過實踐操作，體驗數控二維平臺的基本功能。實驗步驟。21 對照實物設備和相關圖紙，認識系統的各個功能部分及實現該功能部分的主要元器件。22 檢查系統的電氣連接線路和通信線路，看是否有開路、掉線和接線端子松動或斷頭的現象，如有異常，應參考鄰近臺位的接線方式妥善處理。在需要筆錄平臺軌跡的情況下，應先設置好筆桿的初始位置，以保證

4、四周有足夠的劃線工作區間。23 在確認接線無誤的情況下，可將平臺的電源插頭接入220V交流電源插口，此時，平臺系統中5V直流電源LED信號燈亮，此信號表示控制電源已經開始供電，5V直流輸出正常；數控板卡上也應有一個LED信號燈量，此信號表示單片機程序已經開始運行，目前正處于待命狀態。24 打開計算機，在桌面上找到一個名為“DEMO”的VB執行文件，雙擊該文件，調出數控平臺基本功能實驗界面。25 數控二維平臺基本功能操作實驗251 自動歸零操作實驗。一般數控機床都有一個“開機恢復零位”的功能，所謂零位一般是指X軸和Y軸的中點。本實驗研究解決了如何實現這一基本功能的問題。單擊“自動歸零”框架內的X

5、按鈕，X軸的“自動歸零”動作開始執行：平臺首先自動向X軸的正方向移動，當到達正向極限位置時，步進電動機反轉，平臺反向朝X軸的負方向運行，與此同時，單片機開始自動記錄所走過的步數，當平臺到達負向的極限位置時，單片機已經獲得了X軸的移動總步數，并立即計算出到達X軸中點的步數，然后平臺又反向朝X軸的正向移動，到達中點時，平臺便停止運行。單擊“自動歸零”框架內的Y按鈕，Y軸的自動歸零動作也即刻開始執行，其動作過程及原理與上述相同。252 軸向位移操作實驗。數控運動控制指令中有“快速點定位指令G00”該指令是使刀具從當前位置以系統設定的速度快速移動到坐標系的另一位置。該功能在筆架不動，平臺運動的情況下，

6、可以通過平臺的軸向位移來實現。在“軸向位移”框架內，先選中“位移量”組合框，點擊框右側的下拉按鈕，在下拉列表中，選中需要的位移量，點擊鼠標左鍵。組合框內便顯示出所選的位移量。“軸向位移”框架內的四個命令按鈕，分別標明X+、X-、Y+、Y-表示位移的方向。當點擊X+按鈕時，平臺將向X軸的正方向移動剛才組合框內所選中的位移量。其余按鈕的功能類同。可以利用軸向位移功能來繪制X或Y軸方向的直線，當所設定的位移量不夠大時，可以連續移動若干次，直到達到所需的位移量。“軸向位移”的特點是：只有單個步進電動機工作，拖動平臺按單軸方向移動，這是與后面將要說到的直線插補最根本的區別。253 直線插補操作實驗。該實

7、驗采用了DDA計算法進行直線插補，作為直線運動控制指令G01的一個平面直線插補的實例進行演示。在“直線插補”框架內，先選中“選擇長度”組合框，點擊框右側的下拉按鈕，在下拉列表中，選中需要的直線插補長度，點擊鼠標左鍵。組合框內便顯示出所選的直線插補長度。“直線插補”框架內的四個命令按鈕，分別標明L1、L2、L3、L4，表示本次直線插補的直線象限。直線插補一般都是從當前起點（坐標原點）算起，當點擊L1按鈕時，平臺將進行第1象限的直線插補工作，插補到剛才組合框內所選中的直線長度為止。其余按鈕L2、L3、L4將分別進行第2、第3、第4象限的直線插補的工作，操作方法與前述類同。DDA直線插補算法可以實現

8、豐富的加工軌跡，本實驗中，僅提供了與軸向成45度斜線段的插補實例。254 順圓弧插補操作實驗。該實驗采用了DDA計算法進行順圓弧插補，作為順時針方向圓弧運動控制指令G02的一個實例進行演示。在“順圓弧插補”框架內，先選中“選擇半徑”組合框，點擊框右側的下拉按鈕，在下拉列表中，選中需要的圓弧插補半徑，點擊鼠標左鍵，組合框內便顯示出所選的圓弧插補半徑長度。“順圓弧插補”框架內的四個命令按鈕，分別標明SR1、SR2、SR3、SR4，表示本次順圓弧插補的工作象限。圓弧插補一般都是從當前起點算起，當點擊SR1按鈕時，平臺將進行第1象限的順圓弧插補工作，插補時以剛才組合框內所選中的長度為半徑。其余按鈕SR

9、2、SR3、SR4將分別進行第2、第3、第4象限的順圓弧插補的工作，操作方法與前述類同。本實驗中，各按鈕功能都能提供90度順時針圓弧插補的實例。實驗中，若按SR1、SR4、SR3、SR2的順序逐次點擊相應按鈕，可以獲得一個整圓。255 逆圓弧插補操作實驗。該實驗采用了DDA計算法進行逆圓弧插補，作為逆時針方向圓弧運動控制指令G03的一個實例進行演示。在“逆圓弧插補”框架內，先選中“選擇半徑”組合框，點擊框右側的下拉按鈕，在下拉列表中，選中需要的圓弧插補半徑，點擊鼠標左鍵，組合框內便顯示出所選的圓弧插補半徑長度。“逆圓弧插補”框架內的四個命令按鈕，分別標明NR1、NR2、NR3、NR4，表示本次

10、逆圓弧插補的工作象限。圓弧插補一般都是從當前起點算起，當點擊NR1按鈕時，平臺將進行第1象限的逆圓弧插補工作，插補時以剛才組合框內所選中的長度為半徑。其余按鈕SR2、SR3、SR4將分別進行第2、第3、第4象限的逆圓弧插補的工作，操作方法與前述類同。本實驗中，各按鈕功能都能提供90度逆時針圓弧插補的實例。實驗中，若按NR1、NR2、NR3、NR4的順序逐次點擊相應按鈕，可以獲得一個整圓。需要說明的是，由于單片機驅動程序中，已經在兩個坐標軸的四個極限位置都設置了限位保護的功能，在實現軸向位移、直線插補或圓弧插補過程中，只要有任一方向上的限位開關動作，就有可能使本次操作中途失敗，此時的癥狀是：插補

11、尚未到位，但電動機已經不轉動了。在這種情況下，可以先觀察在哪個方向上最有可能發生了限位動作，然后選擇在與該方向相反的方向上再進行一次操作，這樣，就有可能擺脫原有的困境。例如，發現在X-方向的限位有可能已經動作了，只需選擇X+方向的軸向位移20mm就能夠使該電動機恢復運行。256 光柵數顯操作實驗。1）光柵校驗操作實驗目的：使用光柵對步進電動機的步距進行測量。光柵選擇：本實驗應使用安裝在二維平臺X軸方向的光柵。在實驗前應選擇X軸向的光柵，并將其插入數控板卡的下RS232插座上。在光柵數顯框架內，設置有三個文本框和三個命令按鈕。用鼠標左鍵點擊“光柵校驗+”按鈕，平臺將向X軸的+方向移動，X軸的步進

12、電動機按程序將連續走2000步，然后停止。單片機在發出步進脈沖的同時便開始記錄光柵發出的莫爾條紋的條數，只要發完2000個步進脈沖，便將所記錄到的光柵總數以16進制數的形式發送給PC機，PC機在VB程序的作用下將該原始數據呈現在第三個文本框內。該數據中的第一個數字用來確定運動的方向，當平臺正向運行時該數字被賦值為“0”，負向運行時該數被賦值為“F”。VB程序在獲得這個原始數據之后，立即將其處理成人們熟悉的形式，于是就有了第一個文本框內的光柵條數（十進制整數）和第二和文本框內的實際位移量（單位：mm）。不難看出，這個實際的位移量是根據光柵的柵距（為20um）計算出來的。考慮到單向運行有可能偏離零

13、位，所以又增加了反向運行的“光柵校驗-”按鈕的功能，可以使步進電動機反向運行2000步，此舉亦有助于檢驗光柵辨別方向的功能。2）光柵數顯操作實驗目的：使用光柵實測隨機位移量。光柵選擇：本實驗應使用安裝在工作臺位Y軸方向的光柵。在實驗前應選擇Y軸向的光柵，并將其插入數控板卡的下RS232插座上。實驗步驟：1）用鼠標左鍵點擊“光柵數顯”命令按鈕，文本框內將顯示“00”，表示已經進入運行程序，等待移動短光柵。2）用手指向前（或向后）移動短光柵若干mm（請注意移動距離不要超出光柵的有效工作區，該工作區由長光柵上的前后兩個小紅點確定）。3）按一下數控板卡左側第二個按鈕AN2，確認光柵的移動已經完成，計算

14、機DEMO界面上的三個文本框內立即顯示出本次光柵移動的方向、光柵數和實際移動距離。順便需要說明的是，數控板卡左側第一個按鈕AN1是單片機的復位按鈕，一旦出現單片機死機的情況，即可使用該按鈕使單片機復位。3 實驗思考題31 根據本次實驗的結果可以計算出，你所工作的臺位X軸步進電動機的步距是多少？32 同一象限內的順時針圓弧插補和逆時針圓弧插補有何區別？33 為什么在進行圓弧插補時，要首先確定是“順圓弧插補”還是“逆圓弧插補”？34 請使用二維平臺上的筆架設備畫出如下圖形（單位：mm）圖中，所有圓角R=5實驗二 步進電機的運行實驗1 步進電機的基本原理在計算機控制系統中，步進電機是一種非常重要的自

15、動化執行元件，它能將電脈沖轉化為電動機軸的角位移。當步進驅動器接收到一個脈沖信號, 它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”), 當步進驅動器一個一個地接收到若干個脈沖時，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。因此，可以通過控制進給脈沖的個數來控制電動機的角位移量, 從而達到準確定位的目的；與此同時，還可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度, 從而達到調速的目的。步進電機具有快速啟停能力。如果負荷不超過步進電機所提供的動態轉矩值，采用給不給脈沖的方式就能夠在“一剎那”使步進電機啟動或停轉。步進電機的步進速率一般為2001000步/秒，如果步進電機從最低速度逐漸加

16、速到最高轉速，然后再逐漸減速到0，其間，雖步進速率變化1-2倍，仍不會失掉一步。因此步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點, 可廣泛應用于各種開環控制系統之中。現在比較常用的步進電機有：反應式步進電機( VR) 、永磁式步進電機(PM) 、混合式步進電機(HB) 和單相式步進電機等。1.1 步進電機的工作原理現在以磁阻式步進電機為例，介紹步進電機的工作原理。圖1-1所示是磁阻式步進電機工作原理示意圖。圖示步進電動機的定子上有六個極,轉子有四個極。定子磁極上繞有三組繞組,每組繞組由相互串聯的兩個線圈構成。一組繞組叫做一相。因此,圖1- 1所示的電機為三相

17、步進電機。直流電源通過開關I、和與三相繞組聯接,當某相開關閉合時，就有驅動電流流過繞在相應定子上的繞組。狀態(1) ,開關I閉合,A相通電。由于A相繞組受到激磁,空氣隙里出現如箭頭所示的磁場。A相上的兩個定子磁極和兩個轉子齒對準,轉子處于平衡狀態。若再閉合開關激勵B相,如狀態(2)所示, B相的定子磁極以同樣的方式產生磁場。在磁力線的張力作用下,產生逆時針方向的轉矩。于是,轉子沿逆時針方向轉過一個固定的角度,到達狀態(3) 。圖中,轉過的角度為15°。如果現在打開開關I,去掉A相的激磁, 轉子將再轉15°,到達狀態(4) 。因此,轉子的角位置可以用這種開關方式進行控制。若開

18、關以某種時序轉換,則轉子就能以步進運動的方式連續旋轉;若進一步使時序轉換的速度可調,則平均速度也能用這種開關方式進行控制。1.2 步進電機的一些基本參數(1) 電機固有步距角它表示控制系統每發一個步進脈沖信號, 電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值, 如57BYG46403 型電機給出的值為0.9°/1.8°( 表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°) , 這個步距角可以稱之為電機固有步距角, 它不一定是電機實際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅動器有關。(2) 步進電機的相數是指電機內部的線圈組數, 目前常用的有二相、三相、四相、

19、五相步進電機。電機相數不同, 其步距角也不同, 一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅動器時, 用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器, 則相數將變得沒有意義, 用戶只需在驅動器上改變細分數, 就可以改變步距角。(3)保持轉矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時, 定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一, 通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減

20、, 輸出功率也隨速度的增大而變化, 所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如, 當人們說2N.m 的步進電機, 在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。（4）啟動頻率（fq0）空載時，步進電動機由靜止突然啟動，并進入不丟步的正常運行所允許的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，用fq表示。若啟動時頻率大于突跳頻率，步進電動機就不能正常啟動。Fq與負載慣量有關，一般說來隨著負載慣量的增長而下降。空載起動時，步進電動機定子繞組通電狀態變化的頻率不能高于該突跳頻率。1.3 步進電機的控制方法采用計算機控制步進電機的典型原理框圖1-2如下圖所示。 計算機通過輸出接口，按一定的

21、規則輸出脈沖控制信號，經驅動電路放大后，分別作用在步進電機的每一相上，步進電機就會按預定的方向和步進速度工作。常用的步進電機有三相、四相、五相、六相 4種。本實驗所用的步進電機是兩相步進電機。1.4 步進電機的細分驅動技術步進電機的細分技術步進電機的運行需要各相電流滿足一定的時序要求, 而電磁力的大小與繞組通電電流的大小有關, 如果繞組中電流不再是方波, 而是一個分成個臺階的近似階梯波, 電機每運行一個階梯即轉動一步。當轉動小步時, 實際上相當于轉過一個步距角, 這就是所謂的細分。以二相步進電機為例式（1）、式（2）為A、B相電流公式, 式(3)、式(4)則為分別的力矩。這里是轉矩的常量, 矢

22、量合成式（3）、式（4）得到 可見, 細分前后合成力矩并沒有變化, 但是電機運行的平穩性卻增加了。圖1-3的上半部分為整步運行下的A、B兩相的電流圖。可以看出1、2、3、4點的合成力矩相等, 但是連續性不好, 尤其在低頻運行時會有明顯的振動。而經過細分的則不同, 如圖下半部分所示, 將整步的一拍分成了四步來完成, 即四細分。每一微步的電流合成大小都一樣, 這樣使得每一步過渡更加平穩, 有效抑制了振動, 并減少了失步。由此可見， 細分驅動能極大地改善步進電機運行的平穩性,近幾年來由于微處理機技術的發展, 細分技術得到了廣泛應用。2步進電動機的驅動實驗21 實驗目的（1）了解二維數控微型機床的電氣

23、控制系統的電路原理。（2）了解STEP1單片機步進電動機驅動板卡的作用和工作原理。（3）了解韋福單片機仿真器開發系統的使用方法。（4） 熟悉數控二維平臺步進電動機的驅動原理和驅動程序。22 實驗設備計算機，韋福V5/T仿真開發器，二維數控微型機床，STEP1單片機板卡23 實驗原理二維數控微型機床的電氣控制系統和STEP1單片機板卡的電路原理請閱二維數控平臺步進伺服系統電氣線路說明書；韋福單片機仿真器的使用方法請參閱WV軟件中的“幫助”菜單中的內容。本系統原是一個單片機控制系統，現使用了由計算機和韋福仿真器構成的在線仿真系統，目的是讓學生能直觀地通過計算機屏幕看到運行程序在單片機內的工作情況，

24、學生可以在熟悉控制程序的基礎上對程序進行修改，然后再運行程序，看看運行的結果如何，比較與修改前有何不同。通過這樣的參與和互動，提高自己對程序的認識和理解，進而提高自己使用計算機控制步進電動機的能力。24 實驗步驟（1）連接實驗設備。連接數控微型機床的插頭JP、JX和JY，將其插入單片機板卡STEP1的對應插座上；連接WV仿真器的單片機插頭，將其正確地插入單片機板卡STEP1的對應單片機芯片的插座上，此時應注意對應管腳必須完全正確；連接WV仿真器與計算機的USB通信線；連接WV仿真器的專用電源插件并將其插入交流220V電源。閉合WV仿真器的電源開關。（2）調用WV仿真軟件。用鼠標左鍵雙擊計算機桌

25、面上的WV軟件標志，打開WV單片機仿真軟件。軟件被打開后，通過自動檢測，會顯示一個關于仿真方式和當前使用的仿真頭的型號的提示：“仿真方式：韋福軟件模擬器/型號：POD-H8X5X（Atmel:AT89C51）”操作者可點擊提示牌上的按鈕“好”即可確認，進入WV仿真軟件的主界面操作。（3）設置WV仿真軟件。用鼠標左鍵點擊WV仿真軟件主界面上第一行菜單中的“仿真器（O）”，會出現一個下拉菜單，從中選擇并點擊第一項：“仿真器設置.”后，可以進入“仿真器設置”界面。在這個界面中，請進行如下設置： 在“選擇仿真器”欄中，請選中V5/T 在“選擇仿真頭”欄中，請選中POD-H8X5X 在“選擇廠商”欄中，

26、請選中AT89C51 將“使用韋福軟件模擬器”前面復選框中的“”去除 將“晶體頻率（HZ）改為11059200 再點擊“仿真頭設置”按鈕，在彈出的“仿真頭設置”對話框中I選中：P0、P2口僅做為I/O使用II選中：時鐘輸出端XTAL2輸出低III點擊“好”確認后，退出“仿真頭設置”對話框 在返回“仿真器設置”界面后，點擊該界面中的“好”，表示確認后退出“仿真器設置”界面。此時，計算機將重新與仿真器通信，對仿真器的設置進行更新后返回WV仿真軟件的主界面。（4）調用單片機程序。在WV仿真軟件的主界面上，用鼠標左鍵點擊WV仿真軟件主界面上第一行菜單中的“文件（F）”，在隨后出現的下拉菜單上選中“打開

27、文件”并點擊，在隨后出現的“打開文件”對話框中，選擇文件路徑為：D：自制設備實驗程序AMXHL并打開，AMXHL的匯編語言源程序便出現在主界面上。 org 0000h ;本程序使平臺由高位向低位平移2000步(約10mm) ajmp start org 0050hstart: mov sp,#65h clr p1.4 ;進入程序標志 clr p0.2 clr p0.3 clr p0.4 clr p2.2 clr p2.3 clr p2.4 ;初始化工作端口main: clr p1.5 ;開始供電 setb p2.3 ;確定運動方向 mov r7,#14h ;20lop: mov r0,#64h

28、 ;100lop1: jb p2.0,noxx ;查限位 ajmp startnoxx: acall stepx ;X走步 djnz r0,lop1 djnz r7,lopwait: ajmp wait ;踏步stepx: setb p2.2 ; X走步子程序 acall delay1 ; 調用延時子程序1 clr p2.2 acall delay2 ; 調用延時子程序2 retstepy: setb p0.2 ; Y走步子程序 acall delay1 clr p0.2 acall delay2 retdelay1: mov r4,#0ahdela4: djnz r4,dela4 ; 延時時

29、間為10us retdelay2: mov r6,#05hdela5: mov r5,#0c8hdela3: djnz r5,dela3 ; 延時時間為1000us djnz r6,dela5 ret endAMXHL是一個能使平臺作軸向平移的工作程序，其作用是：程序每執行一次，便可讓平臺沿X軸向由高位（右）向低位（左）平移10mm。平移功能程序組由四個程序組成。另外三個程序中，AMXLH的作用是：程序每執行一次，可以讓平臺沿X軸向由低位（左）向高位（右）平移10mm；AMYLH的作用是：程序每執行一次，可以讓平臺沿Y軸向由低位（前）向高位（后）平移10mm；與之相對應，AMYHL的作用是：程

30、序每執行一次，便可讓平臺沿Y軸向由高位（后）向低位（前）平移10mm。這組程序結構最為簡單，從程序中，我們可以清楚地看出單片機是如何控制步進電動機按程序預先規定的方向、速度和步數工作的。而這種形式的控制是普通交直流電動機無法實現的。建議學生在做后續的項目實驗之前，先預習熟悉和理解AMXHL程序。只有在理解單片機軟件的基礎之上，做本實驗才能收到預期的效果。（5）程序調出之后，用左鍵點擊WV仿真器軟件菜單欄中的“項目（P）”，在隨后出現的下拉式菜單中，點擊“編譯”項，WV軟件平臺的左下方的信息窗口中便會出現有關程序已通過編譯的提示。（當然，如果學生已經修改過程序，而且在修改中發生了錯誤時，該窗口也

31、會給出“出錯”信息的提示）。（6）在程序通過編譯之后，便可以運行了，在運行之前，還需先檢查一下電源供電是否正常（一般只需觀察二維平臺控制電源板上的發光管是否已經點亮便可確認），如果發光管不亮，應首先檢查二維平臺的電源插頭是否已經插入電源插座之中。在確認機床外圍電路供電正常之后，便可運行程序。方法是：用左鍵點擊WV仿真器軟件菜單欄中的“執行（R）”，在隨后出現的下拉式菜單中，點擊“全速運行”項，機床便開始運動，根據本程序設定，步進電動機在走了2000步之后，就自動停止運行了。（7）電動機停止運行，表明程序已經執行到了某一個循環點，程序本身仍在執行之中。此時應再次用左鍵點擊WV仿真器軟件菜單欄中的

32、“執行（R）”，在隨后出現的下拉式菜單中，點擊“暫停”項，使程序中止運行，此時可以觀察到程序中止的當前位置以及相關RAM中的數據。（8）程序的復位。在程序進入暫停之后，用左鍵再次點擊WV仿真器軟件菜單欄中的“執行（R）”，在隨后出現的下拉式菜單中，點擊“復位”項，使程序完全退出運行狀態，重新回到了調試狀態。（9）在程序復位后，可以對程序按如下不同的項目進行修改，然后重新編譯、運行程序。每次修改和運行，都實現了某項知識點的實驗和驗證。25 實驗項目和結果分析為了記錄下平臺的運動軌跡，在做以下實驗前，請及時調整筆架及筆桿的位置。（1）改變二維平臺運行方向的實驗實驗步驟A、先再次運行AMXHL程序，

33、根據筆架記錄的軌跡確定平臺的運行方向。B、將程序復位。C、修改單片機程序的第13行，將原來的“SETB P2.3”改為“CLR P2.3”D、編譯、運行修改后的程序，觀察平臺的運行方向和軌跡。問題與思考：A、程序修改前后的運行情況有何變化？為什么？B、對Y軸的驅動程序AMYHL是否也可做相同的處理？（2）實測和計算步進電動機的脈沖當量值的實驗實驗步驟A、用卷尺測量實驗（1）中所得到的平臺移動的軌跡長度，并記錄在案。B、根據程序所規定的步進脈沖總數計算出本次實驗中，步進電動機的脈沖當量的平均值。問題與思考A、你是如何計算出本次實驗中步進電動機的實際運行步數的？B、你認為這種測量脈沖當量的方法是否

34、很精確？C、你認為最簡單的提高測量脈沖當量的方法是什么？（3）改變步進電動機運行步數的實驗實驗步驟A、將程序復位。B、修改單片機程序的第14行，將原來的“mov r7,#14h”改為“mov r7,#28h”C、編譯、運行修改后的程序，觀察和記錄平臺的運行軌跡。D、用卷尺量出此次平臺運行所繪出的軌跡長度。問題與思考A、在此次運行中，單片機給步進驅動器發出了多少個脈沖？B、與程序運行前相比，平臺的運行軌跡發生了怎樣的變化？（4）改變步進電動機運行速度的實驗實驗步驟A、將程序復位，并恢復修改過的單片機程序B、將單片機原程序中的倒數第6行“delay2: mov r6,#05h”修改為“delay2

35、: mov r6,#0fh”C、編譯、運行修改后的程序，根據步進電動機運行時發出的聲音頻率作出判斷問題與思考A、程序修改后，步進電動機的運行速度發生了怎樣的變化？為什么？B、要提高步進電動機的運行速度，應當采用什么方法？C、通過實驗，說說步進電動機的轉速可以無限制地提高嗎？為什么？（5）步進電動機驅動器細分驅動功能的實驗實驗步驟A、將程序復位，并恢復修改過的單片機程序B、找到X軸步進電動機驅動器上的撥碼開關，觀察“細分”區間的三檔開關，記錄下目前該開關的設置位置。C、改變“細分”區間三檔開關的設置，將其按8倍細分的位置設定。D、編譯、運行恢復后的程序，觀察和記錄平臺的運行軌跡。E、用卷尺量出此

36、次平臺運行所繪出的軌跡長度。問題與思考A、步進驅動器的細分開關原先是按幾倍細分設置的？B、現改變為8倍細分后，平臺的運行軌跡長度發生了怎樣的變化？C、發生這樣的變化，其原因是什么？實驗三 力矩式自整角機實驗一實驗目的1了解力矩式自整角機精度和特性的測定方法。2掌握力矩式自整角機系統的工作原理和應用知識。 二預習要點1力矩式自整角機的工作原理。2力矩式自整角機精度與特性的測試方法。 三實驗項目1測定力矩式自整角發送機的零位誤差。2測定力矩式自整角機的靜態誤差。 四實驗設備及儀器1電機系統教學實驗臺主控制屏2自整角機實驗儀五實驗方法1測定力矩式自整角發送機的零位誤差Dq0測量線路如圖6-2所示。勵

37、磁繞組兩端L1L2施加額定激勵電壓UN(220V)；將整步繞組T2-T3端接數字式交流電壓表，測輸出電壓。旋轉刻度盤，找出輸出電壓為最小的位置作為基準電氣零位。從基準電氣零位開始，刻度盤每轉過60°，整步繞組中有一線間電勢為零的位置。此位置稱作理論電氣零位。整步繞組三線間共有6個零位。實驗時，對應T2-T3，轉子從基準電氣零位正方向轉動0°、180°；則T3-T1轉至60°、240°；T1-T2轉至120°、300°。實測整步繞組三線間6個輸出電壓為最小值的相應位置角度與電氣角度并記錄于表6-5中。表6-5理論上應轉角度基準

38、電氣零位+180°+60°+240°+120°+300°刻度盤實際轉角誤差注意：機械角度超前為正誤差，滯后為負誤差，取其正、負最大誤差絕對值之和的一半，此誤差值即為發送機的零位誤差Dq0，以角分表示。力矩式自整角發送機的精度由零位誤差來確定。2測定力矩式自整角機的靜態誤差Dqjt在力矩式自整角機系統中，靜態協調時，接收機與發送機轉子轉角之差即靜態誤差Dqjt，以角度表示。實驗接線仍如圖6-3所示。將發送機和接收機的勵磁繞組加額定勵磁電壓220V，待穩定后，把發送機和接收機調整在0°位置，緩慢旋轉發送機刻度盤，每轉過20°，測取接收機實際轉過的角度并記錄于表6-6中。 表6-6發送機轉角0°20°40°60°80°100°120°140°160°接收機轉角誤差發送機轉角180°200°220°240&