三轴步进电机控制系统

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摘 要：该三轴电机控制系统应用于眼底照相系统，实现相机的准确移动与定位。系统采用STC89C58RD+芯片，并以RTX51TINY为操作系统，结合上位机控制三轴电机的上下、左右、前后与加减速运动。上位机只需通过发送简单的指令即可控制三轴电机的运动从而实现相机的三维运动，自动完成眼底照相过程。

关键词：三轴;两相步进电机;RTX51;TINY;串口

Three Dimension Stepper Motor Operating System

LIN Yu,TANG Yizhu

(Fuzhou University,Fuzhou,350004,Chinaオ

Abstract：This three dimension operating system is a part of the fundus photography system,the camera can move and localize accurently through it,which can move up and down,left and right,front and back by the host computer through easy control instruction,spped acceleration and deceleration.It is operated by STC89C58RD+ microcontroller based on RTX51[CD*4]TINY operating system.So it can realize three dimension motion of the camera,then completes the process of fundus photography.

eywords：three dimension;two phase stepper motor;RTX51 TINY;serial portオ

三轴步进电机系统在机器人、机床加工中心、全方位跟踪等系统中都有广泛的应用前景。传统眼底照相系统主要

采用手动控制来确定相机位置，本系统可实现全自动瞳孔定位。主要介绍三轴步进电机系统的实现。

1 眼底照相系统

眼底照相系统主要由以下3个部分构成：

(1 三个二相步进电机及相应控制器构成三轴电机系统；

(2 电机驱动器负责接收控制命令参数及发送脉冲给相应电机；

(3上位机由遥控面板或软件实现。

其系统工作流程：由眼底照相系统软件进行瞳孔自动定位和聚焦，调用“爬山算法”确定焦距及瞳孔位置， 再发送相应的控制指令给下位机，控制电机移动从而调整相机至置最佳位置，周而复始直至最佳位置。眼底照相系统流程图见图1。

2 系统硬件设计

2.1 三轴二相步进电机及驱动器

此系统采用的电机与驱动器均为金坛市三鑫电机有限公司产品：

二相步进电机型号：42BYGH107 步进电机是一种用电脉冲信号进行驱动控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电执行元件。

二相混合式步进电机驱动器型号：SH-2024B 该型号驱动器具有工作电压范围宽、效率高，相电流、细分数可调,自动半流的特点，相电流设定从0.5~2 A，细分数 设定有2，5，10，20，40共5档，可满足微步距驱动的要求。

2.2 控制板

控制板基于STC89C58RD+专用电机控制板，为本实验室开发，具有如下功能：

(1 五轴步进电机控制（15路数字信号输出）；

(2 16路开关量输入，路开关量输出，4路功率驱动输出；

(3 128×64图形液晶显示、30个可编辑功能键、15个LED灯指示;

(4 全光电隔离、双电源供电、高运行た煽啃;

(5 高速CPU,ISP串口编程，可直接ねü通信口修改软件，无需拆下电路;

(6 一路RS 232通信接口，可与PCせ[G!6]远程通信，实现远程监控功能。

(7 可能过RS 232通信接口外接副机遥控板，减少控制板接线，提高可靠性。

控制器电路见图2。

3 系统软件设计

系统采用RTX51TINY操作系统，共创建如下进程：初始化进程INIT，串口通信进程COM，电机转动进程IOCIRCLE及串口中断函数serial (。

各进程功能介绍下：

进程INIT（）：串口初始化函数serial(，各参数初始化，创建COM,IOCIRCLE进程，删除自身。

串口初始化serial(：判断串口得到的控制字是否有误（采[H]用偶校验），有错直接返回，正确则唤醒进程COM(。

进程COM（）：判断控制字类型，更改は嘤寄存器的值，并调用IOCIRCLE(进程。

进程IOCIRCLE（）：依据各寄存器值，控制さ缁的运动状态。

流程图见图3，指令结构见图4。

4 结 语

将传统的手控眼底照相系统改进为自动控制，实现了上位机系统的简化，上位机只需要发送相应的控制命令即可实现对三轴步进电机的控制，此三轴步进电机系统很容易改进成多电机系统。

本系统的上位机实现遥控板控制与软件控制，软件控制若采用Java实现则可搭建B/S架构，实现远程控制。

参 考 文 献

［1］王晓明.电动机的单片机控制[M].北京：北京航空航天大学出版社,2002.

［2］李朝青.PC机与单片机&DSP数据通信技术选编[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.

［3］朱东海,刘良平.Visual C++6 使用详解[M].北京：机械工业出版社,1999.