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3.1.5 复位电路 图3-3 复位电路
单片机一般在两种情况下就需要复位，一是刚要给单片机上电时；二是在单片机正常运行过程中系统突然出现故障时。复位顾名思义就是将单片机恢复到一个已经确定好的状态，待故障以及准备工作做好后，单片机将从这个确定的状态下重新开始工作。要使单片机复位有一定的条件，那就是必须使RST引脚上出现高电平，而且保持的时间要达到两个（或以上）机器周期，只有这样它才能实现一次复位。上电复位与按键复位可以说是单片机最为常见的两种复位方式。如图3-3所示，本设计采用的是按键复位，复位按键没有被按下时，电源对10μF的电容C3进行充电。当在系统运行过程中图中的复位按键被手动按下时，由电路分析可知：电容中充好的电荷会以极快的速度通过10KΩ电阻放电而流失，这就导致了RST引脚上的电平随着电容放电的过程而变高，再来分析这样一个按键电路是否符合上诉单片机复位必须满足的条件，由于机器周期很短，而人手动快慢以及按键本身结构特点导致按键从被按下到释放的时间大于两个机器周期，所以复位就能够被实现。
3.2 步进电机模块
3.2.1 步进电机简介
步进电机作为一种机电执行机构，与一般的交直流电机相比它可以把施加在它上面的脉冲转变为与之相对应的旋转角度。输入一个脉冲，它便转过一个固定的角度，一般把该角度叫做步距角或步进角。如果输入脉冲按一定的规律不断地到达，步进电机就按照脉冲输入的规律而“步进式”地转动，因此而得名。由于步进电机转角大小严格成正比于输入电机的脉冲数目，因而理论上转角误差不会累积，当然在实际情况下由于存在最大步距误差在一定范围内会有一个最大累积误差，一周后点机会回到一个稳定位置从而将误差清零。转速则取决于输入的脉冲频率与步距角的大小。因此步进电机常作为伺服电机而应用于控制系统，这往往可以使系统得以简化、工作可靠，在不需要位移传感器的情况下就可以达到较为精确的定位，能获得较高的控制精度。多数情况可以交直流伺服电机。在当今这个信息时代，随着计算机、电子、智能化技术的快速发展，特别是机械制造领域的数控技术的广泛采用，可以说步进电机的优越性越来越得到体现，它得到了空前的应用与发展。步进电机使用的具体领域非常之多，如在机械制造、电子设计、石油化工等行业中步进电机都大显身手，当然作为机电执行元件，它在各种数控机床、数控生产管理系统上的应用是最为直接和常见的。
如前文所述，步进电机不管其具体结构形式以及分类如何，它们的工作原理本质上可以说都是电磁铁原理。在第一章引言中已经对步进电机的分类作了说明，如图3-4是本次毕业设计所采用的28BYJ-48型的步进电机实物图：
图3-4 28BYJ-48型步进电机实物图
表3-2 28BYJ-48型步进电机主要参数
电机型号 电压（V） 相数 相电阻Ω
%
步距角度 减速比
28BYJ-48 5 4 300 5.625/64 1:64
启动转矩100P.P.S
g.cm 启动频率
P.P.S 定位转矩
g.cm 摩擦转矩
g.cm 噪声
dB 绝缘介电强度
≥300 ≥550 ≥300 —— ≤35 600VAC/1mA/1S
本设计所采用的28BYJ-48型步进电机是四相八拍电机，其主要参数如表3-2所示，电压为DC5V，步距角为5.625/64度，相电阻约为300Ω。由步进电机工作原理知如果脉冲变化一次电机便转动一个固定的角度即5.625/64度，而通电使得产生的旋转磁场转动一圈时与之相应的，电机转过的角度将是一个定子齿距。四相步进电机可以有多种通电方式，常见的有：单四拍（即四相单四拍）通电方式（其通电顺序可以表示为A-B-C-D-A）、双四拍（即双相轮流通电）方式（此时通电顺序为AB-BC-CD-DA-AB）、单双八拍（其通电顺序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）。几种通电方式相比较第一种单四拍由于一次只有一相绕组通电其他绕组都没有通电，这会造成一个问题那就是转子在平衡位置时容易振荡使电机的转动不平稳。除此之外，脉冲变化时在前一相绕组失电而后一相绕组通电的过程中转子没有收到定子的作用这有可能会使电机失步，所以该通电方式一般很少使用。相反，在双四拍方式通电时不仅可以减少电机失步的可能，而且由于任何时候都是双相通电，切换时有一相保持通电状态，所以定子产生的感应力矩大，精度高、误差小。单双八拍方式具有双四拍方式的特点，同时，在这种方式下步距角相对于前两种通电方式步距角减半。
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