基于VC++的步進(jìn)電機控制方法探討

步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉換為線(xiàn)位移或角位移的電機，但步進(jìn)電機的控制通常都采用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，本文結合SC3步進(jìn)電機控制器及平移臺的控制開(kāi)發(fā)為例，介紹了一種如何在Windows平臺下利用VisualC++6.0提供的串行通信控件MSComm來(lái)實(shí)現PC機與步進(jìn)電機控制器之間的數據通訊，最終實(shí)現由PC機直接控制步進(jìn)電機的方法，并詳細介紹了編寫(xiě)串行通信程序的基本步驟和方法。調試結果表明：設計的控制程序簡(jiǎn)單、易懂，工作可靠，且具有友好的人機交互界面。

步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的機電式數模轉換器，在控制系統中具有十分廣泛的用途，但傳統的步進(jìn)電機的控制通常都采用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，本文利用VC++提供的串行通信控件MSComm實(shí)現PC機與步進(jìn)電機控制器之間的串行通信。與DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡應用程序直接控制硬件，而是通過(guò)Windows操作系統提供的設備驅動(dòng)程序來(lái)進(jìn)行數據傳送。串行口在Win32中是作為文件來(lái)進(jìn)行處理的，而不是直接對端口進(jìn)行操作，對于串行通信，Win32提供了相應的文件I/O函數與通信函數，通過(guò)了解這些函數的使用，可以編制出符合不同需要的通信程序。

實(shí)現串行通信一般有3種方法：使用VC++提供的串行通信控件MSComm；在單線(xiàn)程中實(shí)現自定義的串口通信類(lèi)；多線(xiàn)程下實(shí)現串行通信。結合實(shí)際情況，本系統采用VC++提供的串行通信控件MSComm來(lái)進(jìn)行軟件編程，可以很方便地管理與控制計算機串口。

1、系統組成

由PC機控制步進(jìn)電動(dòng)機的系統如圖1所示。

圖1PC機控制步進(jìn)電機系統框圖

本系統的電機控制采用通用的RS232串口的異步通信。由于RS232早期是為促進(jìn)公用電話(huà)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據通信而制定的標準，其邏輯電平對地是對稱(chēng)的，與TTL、MOS邏輯電平完全不同。邏輯0電平規定為+5～+15V之間，邏輯1電平規定為-5～-15V之間，因此，RS232驅動(dòng)器與TTL電平連接必須經(jīng)過(guò)電平轉換。

2、控制軟硬件的技術(shù)參數

本系統采用卓立漢光儀器有限公司生產(chǎn)的SC3步進(jìn)電機控制器及平移臺，實(shí)現平移臺的三維控制（x，y，z）。利用RS232串口異步通信完成對步進(jìn)電機的單步和連續移動(dòng)控制，并且把電機的實(shí)際位置數據反饋給PC機處理。

電控平移臺的機械指標如下：
（1）精密電控旋轉臺：型號RSA200用于x軸。轉動(dòng)范圍>±40°；傳動(dòng)比180∶1；小步距0.0003125°；臺面直徑Φ200；分辨率0.00125°；重復定位精度0.005°；最大速度25/s；中心最大負載60kg。
（2）重載型電控平移臺：型號TSA300B，用于z軸。最小步距0.00315mm；重復定位精度0.005mm；加固定平移臺有效行程為150mm。
（3）超薄型電控平移臺：型號TSA30C，用于y軸。最小步距為0.002mm；重復定位精度0.005mm；有效行程30mm。SC3步進(jìn)電機控制器設有手動(dòng)和聯(lián)動(dòng)方式，手動(dòng)能設置的操作有：速度設定、歸零操作、方向設定、位移量設定等，聯(lián)機方式可以使電機的運動(dòng)直接受應用軟件控制。由于是進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，因此應用程序必須嵌入原控制器的控制指令及協(xié)議。
該指令系統主要有以下幾條：
聯(lián)絡(luò )指令指令格式：“？R"CHR$（13）
該指令發(fā)出200ms以?xún)萐C3回送：“OK”CHR$（10），表示聯(lián)絡(luò )成功。
查詢(xún)指令指令格式：“？V”CHR$（13）
SC3接到該指令后回送：“Vnumber”CHR$（10）。其中number為ASC碼表示的SC3當前速度值。范圍0～255。
坐標查詢(xún)指令指令格式：“？X”CHR$（13）或“？Y”CHR$（13）或“？Z”CHR$（13）
SC3接到該指令后回送：“X+number”CHR$（10），或“Xnumber”CHR$（10），其他軸類(lèi)似。其中number為以ASC碼表示的SC3當前坐標值，正負號代表當前位置在開(kāi)機位置（0位）的正負方向的位置。
速度設置指令指令格式：“V”numberCHR$（13）
其中number為以ASC碼表示的速度設置值。范圍0～255。
歸零指令指令格式：“HX”CHR$（13）或“HY”CHR$（13）或“HZ”CHR$（13）
SC3接到此類(lèi)指令后進(jìn)行歸零操作。完成歸零操作后回送：“OK”CHR$（10），表示SC3歸零完畢。
零狀態(tài)查詢(xún)指令指令格式：“？H”CHR$（13）
SC3接到此類(lèi)指令后回送：“H000”CHR$（10）
其中000的含義：
第一位數值：1表示z軸歸零成功，0表示z軸未歸零。
第二位數值：1表示y軸歸零成功，0表示y軸未歸零。
第三位數值：1表示x軸歸零成功，0表示x軸未歸零。
運行指令指令格式：“Xdirectionnumber”CHR$（13）或“Ydirectionnumber”CHR$（13）或“Zdirectionnumber”CHR$（13）