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直流穩壓電源設計總結范文1
【關鍵詞】三端集成線性穩壓電源 ISD1420P集成芯片
本設計通過信號發生器獲取輸入信號，通過ISD1420P系列單片機語音錄放電路，實現信號的存儲與回放功能，最終用數字示波器進行輸出。
1 總體方案設計
本系統實現的是波形采集、存儲與回放功能，易用單片機控制來實現。這里以ISD1420P系列單片機為主控元件，自身電路結構非常簡單，因此在操作的時候方便使用；由于它具有零功率信息存貯的特點，因此在使用時可以省去備用電源；ISD1420P芯片較強的選址能力，使其在管理方面凸顯出強大的優越性；存儲在此芯片上的信息可以保存10年以上之久，可反復錄放達10萬次之多，并且相關的元件少，只需單一電源供電，因此成本較低。綜上所述，由于ISD1420P芯片與其他同類電路相比具有以上的優點，因此在設計中進行選用。
2 單元模塊設計
2.1 電源電路
在本次設計中選用直流穩壓電源―三端集成線性穩壓器作為供電設備，提供+5V電壓輸出。選擇三端集成線性穩壓電源的原因是其具有的基本功能和特性指標符合設計要求。
2.1.1 基本功能
（1）輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下任意設定和正常工作。
（2）輸出電流的穩流值能在額定輸出電流值以下任意設定和正常工作。
（3）直流穩壓電源的穩壓與穩流狀態能夠自動轉換并有相應的狀態指示。
（4）對于輸出的電壓值和電流值要求精確的顯示和識別。
（5）對于輸出電壓值和電流值有精準要求的直流穩壓電源，一般要用多圈電位器和電壓電流微調電位器，或者直接數字輸入。
（6）具有完善的保護電路。
2.1.2 特性指標
（1）輸出電壓范圍。
符合直流穩壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。
（2）最大輸入-輸出電壓差。
該指標表征在保證直流穩壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入-輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩壓電源內部調整晶體管的耐壓指標。
（3）最小輸入-輸出電壓差。
該指標表征在保證直流穩壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入-輸出之間的電壓差值。
2.1.3 優點
三端集成線性穩壓電源具有調整管工作在線性工作區，穩定性好、精度高、噪聲力小、效率高、體積小的優點，應用領域也極其廣泛。
2.2 ISD1420P芯片
2.2.1 芯片基本構成單元
ISD1420P芯片由時鐘振蕩器、128K字節E2PROM、微音放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差動功率放大器構成基本功能電路。芯片存儲時間為20秒。
2.2.2 芯片操作模式
此芯片的A0～A7引腳功能由A6、A7引腳的電平輸入狀態決定。當A6、A7引腳中有一個輸入的是低電平時，A0～A7的輸入全部解釋為地址位，將其功能作為起始地址使用；當A6、A7引腳輸入同為高電平時，A0～A7的輸入全部解釋為模式位，即代表不同操作模式。在使用中藥注意，地址位只能作為輸入端，在使用中不能輸出內部地址信息。
使用操作模式有兩點要注意： 所有初始操作地址端都是從0開始，一旦電路進行錄放音轉換或進入省電狀態時，地址計數器自動復位為0；當PLAYE、PLAYL或REC 變為低電平，同時A6，A7為高電平時，執行對應操作模式。這種操作模式一直執行到下一個低電平控制輸入信號出現為止，這一刻現行的地址/模式信號被取樣并執行。
操作模式中A0端為信息檢索，A1端為刪除標志，A3端為循環重放信息，A4端為連續尋址，A2、A5兩端未用。
3 設計方案實現
在系統左端A通道加入外接信號源獲得高電平為4V、低電平為0V、頻率約1kHz的單極性信號，將其通過輸入電路送入到ISD1420P電路中，進行存儲。完成存儲功能后，斷電并取消外接信號源的輸入，在系統右端A通道加入示波器，繼續供電后，通過輸出電路觀察波形，將得到與輸入端相同的波形，以證明此系統可以完成波形的采集、存儲與回放功能。B通道的工作原理與A通道完全相同，僅輸入信號有區別，在B通道中輸入峰峰值為100mA，頻率為10HzD10kHz的雙極性信號，以驗證系統的采集、存儲與回放性能。
4 系統功能、測試說明
4.1 系統功能
本系統可完成將外接信號源進行波形采集、存儲與回放的功能。在輸出端顯示波形時可進行不同的需求選擇。
（1）進行一段式輸出波形，最長時間為20秒。
（2）進行循環輸出波形，按一下PE鍵可循環輸出，按PL鍵停止；或按住PL鍵輸出，松開即停止。
（3）按順序連續分段輸出，每段輸出長度不限。
（4）按PE鍵可快速選擇輸出波形。
4.2 測試說明
（1）在A通道通過外接信號發生器輸入一個頻率為1kHz的單極性正弦波，接通電源，20秒內系統進行波形采集和存儲過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為1kHz。
（2）在B通道通過外接信號發生器輸入一個頻率為100Hz的雙極性正弦波，接通電源，20秒內系統進行波形采集和存儲過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為100Hz。
5 設計總結
通過以上報告的說明，本設計主要完成了波形的采集、存儲與回放功能，雖然波形有部分失真情況發生，但是已達到設計目的和要求。
設計有待改進的地方為此設計只能存儲一次采集的信號，并且A、B兩路信號周期不同時，不能進行連續回放，需要進一步完善。
參考文獻
[1]李國鋒，王寧會.電源技術[M].大連：大連理工大學出版社，2010（05）.
[2]唐慶玉.電工技術與電子技術[M].北京：清華大學出版社，2004（07）.
作者簡介
汪小琦（1984-），女，甘肅省臨夏回族自治州人。大學本科學歷?，F為蘭州資源環境職業技術學院信管系講師。研究方向為通信工程。
直流穩壓電源設計總結范文2
關鍵詞：任務驅動 電子技術課 應用
由于學生學習能力、個體素質、學習意愿等存在差異，導致電子技術課程教學一直是授課教師“頭疼”的課程。如何把學生的興趣吸引到教學中，讓學生主動有效地完成教學任務是筆者一直思考的問題。
一、任務驅動教學模式的核心
任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法，屬于探究式教學模式，適用于培養學生的自學能力和相對獨立地分析解決問題的能力。它包括五個環節：提出任務、分析任務、自主學習、完成任務、過程評價。
任務驅動教學模式創新性的以任務為主線、學生為主體、教師來引導作為基本內涵，學生作為主體參與到教學中，教師在教學中起到組織、引導、控制、促進、改善作用。這種模式充分調動學生的主動性、創造性和學習興趣，讓學生在“動”的過程中學到知識。
二、任務驅動教學模式教學的過程
第一步：教學開展前，教師確定主題，提出任務。第二步：學生結合自己意愿和能力，分析任務并分組。第三步：教師對核心內容進行輔導和講解，學生按照任務要求借助多媒體設備、圖書資料等進行自主學習。第四步：學生對任務內容進行實踐性操作，小組分工配合和個人技能相結合，教師協助學生解決遇到的困難。第五步：每組學生講解和展示自己完成的項目，學生互評，教師進行總體評價。
三、對任務進行設計的方法
在教學任務設計的階段，對學生現有的知識結構和水平進行評估，針對學生的特點進行設計，做到讓學生有興趣且樂于構建知識體系。
第一，差異化的任務設計。根據學生知識掌握的能力和意愿不同，在設計任務時應相互關聯而又存在差異。在保證核心知識不變的前提下，把握知識脈絡，突出重點，抓住關鍵，做到因材施教。
其具體步驟為，教師通過實例授課講解任務用到的新知識與技巧，學生根據實例做出類似項目，掌握任務中所包含知識點和技巧；學生完全理解和掌握知識點；學生自行設計或按照自己的思路進行探索，提高學生的積極性和學習興趣。
第二，協作性的任務設計。團隊配合是當今社會大力提倡的能力之一，一個人的智慧和精力有限。為了使學生將來工作后快速適應崗位和工作氛圍，在任務設計中教師應加入協作性配合模塊。良好的團隊配合不僅事半功倍，同時也充分發揮分析能力和講說能力，使他們在相互討論、爭辯中解決問題。
四、任務驅動教學模式在課程中的運用
以直流穩壓電源課程為例。
一是教學任務的設計。直流穩壓電源電路由變壓、整流、濾波、穩壓四部分構成，電路中變壓器起到變壓作用。二極管起到整流作用――將交流電轉換成脈動直流電。電容起到濾波作用。電路的調整使輸出電壓穩定。
二是學生對任務進行分析。直流穩壓電源的內部構造是什么？每個元器件的作用是什么？是如何實現直流穩壓的？
三是內容講解和學生自主學習為核心。教師將核心內容二極管及其整流電路、濾波電路、穩壓電路，進行講解。學生根據任務要求自行查閱相關資料，試析解決問題。
四是完成任務。學生對直流穩壓電路進行實踐性操作，組裝和調試電路。調試內容主要有調整、測試電源輸出電壓、空載電流、負載電流、電壓調整率、電流調整率和紋波電壓等。教師在一旁指導并協助學生解決出現的問題。
五是評價總結。做到“三評”，即小組自評、每組互評、教師講評。對于掌握慢、基礎不扎實的學生要加強小結和知識點回顧；對于掌握快、能力更好的學生要引導他們繼續探索更深層次的知識，這樣將使每個學生都有收獲和成就感，真正實現了分層教學和因材施教。
任務驅動教學模式是對現有教學模式的一種改進和創新，實施它的目的在于培養學生的自學、觀察、動手、研究和分析問題的、協作和互助、交際和交流能力以及生活和生存的能力。學與做相結合的模式體現了中等職業教育的特點與特征，是促進中等職業學校學生全面發展的一種有效教學方法。
參考文獻：
[1]白梅.信息時代的教與學[J].網絡科技時代：信息技術教育，2001（8）.
直流穩壓電源設計總結范文3
關鍵詞：理論知識與技能訓練一體化；學生分組；實驗報告
中圖分類號：712?搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0220-02
電工技能實驗課的教學目的在于培養學生的基本操作技能，開發學生的探究能力、思維能力和創新能力；課堂上要求學生根據實驗目的設計實驗電路，選擇儀表，確定實驗步驟，測取實驗數據，并能對數據進行分析研究，總結結論。本文以驗證歐姆定律的內容為例，淺析采用理論知識與技能訓練一體化上好電工技能實驗課的教學方法。
一、預習
在準備過程中，帶領學生復習歐姆定律的內容，設定本次實驗目的、方法和步驟，明確實驗過程中應注意的問題，并按照實驗目的設計記錄數據用的表格。同時根據實驗內容設置若干探究、擴展認知的問題，用于開拓學生思維，有利于實驗的順利進行。
例如歐姆定律的實驗目的是驗證電壓U、電流I和電阻R三者之間的關系，即電阻R的伏安特性。導體中的電流I與導體兩端的電壓U成正比，與導體的電阻R成反比，公式I=U/R。在準備過程中，設置問題為：某同學認為，由公式R=U/I可知，在一段導體上所加的電壓越大，這段電阻就越大，這種認識對嗎？為什么？
二、實驗的過程
為了提高實驗的效率，保證實驗安全，有序的進行，實驗過程按以下步驟進行：
1.學生分組。實驗以小組為單位進行，每組4人，明確每個人在實驗過程中接線、控制負載、調節電壓或電流、記錄實驗數據等分工工作，在時間允許情況下，調換組員的分工，重復實驗。
2.選擇器材。實驗時領用實驗元器件和儀表，熟悉它們的參數、結構、功能和注意事項等，這些能幫助學生構建電路，分析原理，進行實驗。
如歐姆定律實驗用到的元器件和儀表包括：直流穩壓電源1臺、直流電壓表（0～15V～30V）1只、直流電流表（0～2.5A～5A）1只、單刀單擲開關1個、萬用表一只、電阻若干。其中電源的輸出電壓是可以調節的，調整范圍（0～10V）；電壓表與電阻R并聯，用來測量被測電阻R兩端的電壓；電流表與電阻R串聯，用來測量被測電阻R中流過的電流。儀表在測量的過程中應放置最大量程上，觀察指針的擺動情況，指針的擺動的幅度不能太小，也不能滿偏超過量程。
3.按圖接線，通電觀察。接線必須在切斷電源的情況下進行。依據（圖1）電路圖，把元器件連接好。接線過程中力求簡單，在完成電路功能的情況下，導線用得盡可能少；同時為了查找線路方便，每根功能相同或相近的線路可用顏色相同的導線和插頭，也可以用套管給每根線加上編號。
接線完成后，經指導教師檢查線路無誤后，方可接通電源。改變直流穩壓電源的輸出值，學生如實記錄各儀表的數值填入表中。實驗中，人體不能接觸帶電線路。
4.整理數據和器材。在實驗前學生應該根據公式計算所測數據值。變換輸入信號的大小，如實記錄各個儀表讀數。多測幾組數據，求出平均值。各組所測的數據可能有存在誤差，但總的變化趨勢是一定的（圖2）。
根據上表的數據，以電壓U為橫坐標，電流I為縱坐標，表示電阻R的U/I關系的曲線，稱為伏安特性曲線。由于在實驗中，我們用到的是阻值不變的電阻元件，其伏安特性是線性的。通過發現可以看出，當穩壓電源輸出9V、7V、5V時，電阻R＝50Ω測出的電流值也是按一定規律變化，與我們用歐姆定律計算出來的值基本一致。
實驗完畢后，切斷電源，學生將所測數據交給指導教師審閱，經老師認可后拆線，把所有的元器件、儀表等整理好，放在指定位置處。
三、設置問題
在學生完成實驗后，可以根據實驗設計思考題，增強學生對實驗的認識和理解。使學生做到理論聯系實際，提高學生運用知識的能力，達到實驗課的教學目的。
四、實驗報告
實驗報告是根據實驗目的，電路圖的工作原理、測取的數據及實驗中觀察和發現的問題，經過分析研究后寫出對的實驗結論。實驗報告應包括以下內容：
1.實驗名稱、專業、班級、姓名和實驗日期等。
2.列出實驗中所用元器件的名稱及編號、實驗時的電路圖、儀表及其儀表量程。
3.以表格的形式對數據進行整理和計算。
直流穩壓電源設計總結范文4
1.合理安排學時
根據項目化教學的特點，為了更好地組織課堂教學，項目化教學采用了四節連排的方法，并且把實訓室作為課堂來組織教學。以前“電子技術”課程教學主要考慮課堂教學和實驗教學的學時數，按照章節分配學時。而項目化教學是以學習情境為獨立授課單元，既要考慮理論知識的學時，又要考慮完成任務載體的學時。例如，學習情境一是二極管整流穩壓電源的組裝與調試，安排課堂教學時，首先由教師用1學時講解半導體的基本知識，PN結及其單向導電性，二極管的基本結構等。然后，再用1學時由教師指導學生講授萬用表的使用方法，完成二極管的識別與檢測，并由學生填寫表格記錄數據。
2.改進教學方法
在完成學習情境一的教學任務中，教師首先講解二極管橋式整流電路的工作原理，整流電路的種類、結構特點、分析計算及濾波電路、波形分析等知識內容。然后采用小組學習法開展教學。小組學習法是指多個學生在沒有教師或其他同學的直接幫助下，學習和復習教學內容，解決實際問題。它是較獨立學習要求更高的、以學生為中心的主要教學步驟。方法為①教師布置題目，明確學習目標;②所有小組得到同樣的任務;③完成任務協調組內事物;④小組總結工作成果;⑤全班對工作成果進行比較和討論;⑥確定最終結果。班級以小組為單位，學習討論如何制作學習情境一中的工作任務載體，即二極管整流穩壓電源的組裝與調試。同學結合教材和相關參考書，自主設計穩壓電源的原理電路圖，選用元器件，制定技術參數及各項性能指標。采用“頭腦風暴法”在全班進行集中討論?！邦^腦風暴法”的教學方法是教師引導學生就某一課題，自由地發表意見。學生在發表意見時，教師不對其正確性或準確性進行任何評價。采用這種教學方法，教師和學生可以討論和收集解決問題的意見及建議。讓每個小組都將本組設計的方案拿到班上全體討論。通過集體討論，集思廣益，促使學生對設計方案產生自己的意見，通過同學間的相互討論，從而獲得大量的構思，經過組合和改進，達到創造性解決問題的目的。經過全班的集體討論，最終確定完成二極管整流穩壓電源的制作方案。每人填一份材料清單，經指導教師簽字后，到實訓室領工具材料，每人作一套穩壓電源，自己完成焊接和調試。
3.注重課堂實際訓練
為了更好地完成工作任務載體，必須進行基礎訓練。首先進行焊接訓練。每個同學發一塊電路板，進行焊接練習，由指導教師檢查每位同學的焊接練習情況，重點檢查焊接點是否光滑飽滿，有無虛焊，堆焊等問題。為保證穩壓電源能順利調試，再用1學時進行常用儀器使用的練習，學生學會使用示波器，信號發生器，直流穩壓電源進行測量和調試。以上是學習情境一課堂教學的組織過程。經過學習情境一的學習訓練后，學生掌握了二極管的基本知識，穩壓電源電路的設計、組裝與調試，學會了元器件的焊接，二極管的識別與檢測，掌握了產品組裝與調試的基本技能，同時也學會了常用儀器儀表的使用。項目化教學過程中，充分調動了學生學習知識和動手操作的積極性，真正使學生成為教學過程中的主體，學生用學習到的相關理論知識，進行了實際電子產品的設計、組裝和調試，培養了工作的基本方法和基本技能，為培養造就技術素質優秀的人才奠定了良好的基礎。
二、考核評價體系是搞好項目教學的保障
1.采用考核表考核
為進一步提高考核的可操作性和準確性，建立詳細的考核表進行項目教學課程的考核。考核包括形成性考核(學習態度，實習實訓的報告等)和終結性考核(成果展示和技術說明書等)，考核表改掉過去考核內容過多、表格種類過多的缺點，只保留考核內容、評分標準、同學自評、小組互評、教師評價等內容，并做成一張表格，便于操作執行。教師參與課堂全過程管理，隨時巡察考核記錄表，并隨機抽樣考核部分同學，采取抓兩頭，帶中間的辦法，使考核具有可操作性，公平公正性。2.最終成績的確定“電子技術”課程項目化教學最終成績由以下幾個方面確定:①各個學習情境中實際電子產品的制作。這項成績通過考核表最終確定,占該門課程成績的60%。②實訓報告。為了使同學養成良好的撰寫實訓報告的能力，養成細心縝密的工作作風和觀察實訓過程、分析實訓數據的工作能力，把每一個學習情境中的任務載體制作完成后，要求每個同學都要認真完成實訓報告，并占總成績的10%。③期末理論考核。讓學生在掌握職業技能和培養職業素養的同時，更好地鞏固所學的相關專業的理論知識，在學期末集中系統復習本學期所講的相關理論知識，并進行理論考試，卷面成績占課程總成績的30%。
三、實訓室開放是搞好項目化教學的措施
1.補充完成任務載體制作
部分同學在課堂上沒有完成所作的項目載體，可以另外找時間到實訓室完成。實訓室上班時間是全部開放的，各個實訓室都有實訓指導教師進行輔導。
2.完成補充實驗
項目化教學占用學時較多，有些基本的實驗內容鼓勵同學以小組為單位自己去實訓室作實驗。自己結合教材編寫實驗指導書，包括實驗目的、實驗方法、實驗原理圖的設計，實驗所需的儀器設備及原材料等。由任課老師審閱簽字后，送交實訓室教師，學生利用業余時間去實訓室完成實驗任務。
3.實驗的重要性
直流穩壓電源設計總結范文5
一、轉變觀念，為創新教育鋪路搭橋
創新教育是以繼承為基礎，以全面發展為目的，以培養學生創新精神和實踐能力為價值取向的新型教育，“一切為了每一位學生的發展”為其核心理念。我們在教學過程中要更新教學理念。采用學生自學自悟、質疑討論、主動探索，教師適當引導、點撥的教學方法，培養學生的創新精神。在學生自學的過程中，教師要以飽滿的熱情去激發學生的探索欲，要求學生不迷信課本，堅持獨立思考，盡量依靠自己解決學習中遇到的問題。教學中教師不能把學生當作灌輸知識的容器，更不能越俎代庖。積極倡導自主、合作、探索的學習方式，把自己的主動權交給學生，使學生真正成為學習的主體。使每個學生都能獨立自主地學習，積極發展學生個性，發展學生思維，努力創設條件，激發學生創新。教師只有在觀念上徹底轉變，才能在備課、授課等方法上徹底改變，真正培養與時俱進的創新型人才。
二、鼓勵質疑，培養學生的創新意識
古人云：“學起于思，思源于疑”，疑則誘發探索，只有探索才會發現真理。只有有了疑問，學習才會有主動性和創造性。愛因斯坦說：“提出一個問題，比解決一個問題更重要。因為解決問題也許需要的只是一些技能而已，而提出問題則是人創新思維活動的開始”。沒有新問題就沒有創新的思維活動，更談不上創新性思維活動。例如，在講解整流電路時，可以先講各種電路的電流電壓之間的關系，二極管在電路中的伏安特性。讓同學們產生疑問，然后去主動尋求半波整流電路、橋式整流電路和變壓器整流電路的結構和組成，分析總結各自的優缺點。課后根據對不同電路的特性的掌握，大膽地運用到自己想要實現的創意、發明中去。
三、結合生活實際，啟發學生的創新動機
創新動機是激發并維持學生學習活動朝向一定目標的內在心理過程或內部喚醒狀態。創新動機、創新目的、創新效果三者是緊密相關的。電工電子是和我們的生活聯系非常緊密的一門學科，電工電子知識和規律涉及生活中的許多方面，因此電工電子教學不能僅局限于課堂，我們要引導學生利用電工電子知識分析和解決日常生活中碰到的一些實際問題。例如在課堂教學中討論這樣一個問題，要求同學們設計一個樓梯照明電路，要使用方便和節約電能。這是一個非常實際的問題，學生非常感興趣，積極討論，主動思考。有的采用雙觸開關，有的采用閘刀雙擲雙控，都能很好地滿足布置的設計要求。開關的設計固然重要，但課堂中要結合現實生活中的節能理念，思考對照明燈具的選擇，實現光照亮度和節能、使用方便的最佳組合。通過這種教學方法，學生體會到電工電子知識在生活、生產中的重要應用。通過這種教學方法激發了學習的動機，啟發了學生從不同的角度思考和創新的動機。
四、創設學習情境，激發學生的創新激情
布魯納說過：“學習的最好刺激乃是對所學材料的興趣”。興趣是推動學生求知欲的強大的內在動力。一般來說，學生對電工電子產生了興趣，就對電工電子知識產生了強烈的好奇心和求知欲，就能主動地學習，積極地思維，執著地去探索。因此，為了使學生能夠積極主動地參與教學過程，教師所提出的問題必須是能讓學生產生共鳴的，能激發起濃厚探索興趣的問題。那么如何把那些平淡的、抽象的問題通過教師的構建變成一個個閃耀著智慧的火花呢？這就需要教師根據具體教學內容，精心設計恰當的問題情境，來激發學生的學習興趣?；陔姽る娮訉W科的特點，只要我們教師用心設計，采取合適有效的教學方式，既有利于課堂的教學效果，又可以切實有效地激發學生的創新意識。在教學中采用先“做”后“學”，“學”后再“做”就是一種適宜的方式。例如提出“做一個直流穩壓電源12 V”的任務，教師為學生提供一個3 V直流穩壓電源原理圖、所需器材以及完成任務的工藝流程卡片，學生裝配出實物。教師可以結合電路實際向學生提出“電路原理是什么？元器件怎樣選用？工藝流程卡中提出的相關要求目的是什么？”等一系列疑問，并讓學生自己找出答案，學生利用網絡、教材等查找資料獲取相關知識解決疑問。再次，教師讓學生自主設計、選材做出“12 V直流穩壓電源”。最后，對學生完成任務的情況進行綜合評價。
五、參與創新活動，提升學生的創新能力
直流穩壓電源設計總結范文6
關鍵詞：PLC S7-300 步進電機 運動控制 接線圖
0 引言
作為執行機構，步進電機可以將電脈沖信號轉換成角位移，被廣泛用于數字控制等控制系統中。基于微處理器的PLC適用于工業環境，通過其內部存儲器可執行邏輯運算、定時、計數等操作指令[1]。隨著PLC功能不斷升級，其強大的組態功能實現了程序的模塊化和參數設置的可視化，降低了程序編制的復雜性和出錯率，用微小型PLC構成的各種步進電機運動控制系統具有控制簡單、運行穩定等特點[2]。若為PLC增加功能擴展模塊，無疑會增加產品成本。鑒于這一原因，本文研究一種結合定時器和計數器作為脈沖發生器實現用PLC控制步進電機運動功能的方法。
1 系統的總體設計
系統整體工作流程圖如圖1所示[3]。
系統硬件按功能分為四個部分：可編程序邏輯控制器、驅動器、步進電機和直流穩壓電源；系統程序設計部分則主要包括主程序、子程序、仿真調試、燒寫部分。此系統的核心控制部分選用S7-300的PLC，因此，系統程序設計是此運動控制系統的核心。
2 硬件的選擇與連接
所選用的設備主要有可編程序邏輯控制器、兩相混合式步進電機、兩相混合感應式步進電機驅動器、直流穩壓電源、數字萬用表和PC機等[4]，其運動控制系統原理圖如圖2所示。
在圖2中，S7-300系列PLC的CPU模塊選用CPU
314C-2DP；步進電機選用兩相混合式57BYG H0408型，
可設置0.9°/1.8°兩種步距角；選用的SJ-230M5型驅動器設置為2細分0.9°，相電流為2A；穩壓直流電源提供的直流電壓為24V，分別對PLC和驅動器提供直流電源，其中對于PLC連接驅動器模式，需在步進脈沖信號CP和方向電平信號DIR端上分別并聯上1.8k的電阻以限流，為驅動器內部光耦提供8-15mA的驅動電流[5]。
3 系統程序設計
在此研究中，設定步進電機的運行過程為：啟動正向慢速運行正向快速運行反向快速運行反向慢速運行停止，要求通過S7-300型PLC實現這一連續運動過程。
3.1 I/O地址分配 在進行程序設計之前，為了便于程序編寫，需要對PLC系統的I/O信號進行地址分配，如表1所示。
3.2 系統程序編寫 PLC是模塊式結構，其程序編寫可進行模塊化，即將整個程序分為主程序和子程序兩部分進行編寫，以便調試與操作[3]。根據表1中I/O地址分配結果，進行程序編寫。
3.2.1 主程序OB1。程序開始之后，首先進行初始化。初始化包括消除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數器，消除中斷堆棧和塊堆棧的內容，復位保存的硬件中斷等。程序初始化之后，系統執行用戶已編寫程序的啟動組織塊OB1，完成用戶設定的初始化操作，并對所用到的脈沖計數器進行初始化，然后調用步進電機運動控制工序步驟的子程序FC1。在主程序OB1中，由于步進電機驅動器的細分為2細分，則電機轉子旋轉一周所用脈沖數為400，故計數器C0-C3的脈沖計數值設定為400。
3.2.2 部分子程序FC1。根據閃爍電路產生脈沖序列的思想，利用定時器產生步進電機在不同工作方式下所需要的脈沖序列，然后按照控制開關狀態輸出到各相對應的輸出點控制步進電機運動。
以正向慢速旋轉到正向快速旋轉為例，采用STL語言進行編寫的部分子程序FC1如下：①正向慢速旋轉。在正向慢速旋轉程序中，應用到兩個定時器（T1、T2）配合使用構成閃爍電路。首先對兩個定時器進行合理的時間分配，取脈沖信號的高低電平寬度均為40ms，此時產生的脈沖序列作為慢速運行的驅動信號；然后，設置計數器的計數值為400；最后，由計數器C0的輸出信號作為電機轉速改變的一個控制信號。②正向快速旋轉。在正向快速旋轉程序中，應用到兩個定時器（T3、T4）配合使用構成閃爍電路。首先對兩個定時器進行合理的時間分配，取脈沖信號的高低電平寬度均為10ms，此時產生的脈沖序列作為快速運行的驅動信號；其它部分與正向慢速旋轉部分程序相同。
4 實驗結果與總結
首先對所編寫的程序進行大量的仿真調試，當仿真結果基本達到預期目標時，再將程序燒寫到S7-300型的PLC存儲器中，在已搭建好的硬件電路中進行試驗，以下即是仿真調試與試驗運行中所觀察并記錄的結果，如圖3所示。
對于兩相步進電機，可以采用對A、B兩相進行間歇通電的方式進行控制，由圖3可知，寬脈沖是步進電機慢速運行的脈沖分配情況，而窄脈沖是步進電機快速運行的脈沖分配情況。通過記錄步進電機在各種運行方式下的轉速變化情況，可以繪制出步進電機的一個完整運行過程的速度變化圖，如圖4所示。由圖4可知，步進電機的轉速變化是直線上升或下降，這是由于314C-2DP型的PLC并沒有使用加速度功能。
在工業控制系統中對步進電機進行控制時，常常會采用步進電機驅動器對其進行控制，此時可以考慮輸出脈沖的頻率以及步進電機的轉向，而不用考慮各相的時序問題，因此，基于工業生產現場的條件下，為了獲取比較穩定的脈沖序列，可以采用PLC作為脈沖發生器，該型控制器不僅控制程序簡單，而且具有極強的抗干擾能力。
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基金項目：黑龍江省教育廳科學技術研究項目（12531524）。
