吸引和排斥力产生转动，转动步的角度一般是7.50。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。
3、混合步进电动机（HB）。
这是PM和VR的复合产品，其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子则为齿状的突起结构。此类电机综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机，在计算机相关的设备中多用此类电机。 3.4.4 永磁步进电机的控制
在本设计中，我们以常用的永磁式步进电机为例。来介绍如何用单片机控制步进电机。图2-7是35BY型永磁步进电机的外形图，图2-8是该电机的接线图。
图2-7 35BY型永磁步进电机外形图 图2-8 35BY型永磁步进电机接线图 从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有 5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将 COM 端标识为C，只要 AC、AC、BC、B C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将 COM 端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管） ，将 A、 A、B、B轮流接地。表2-2 列出了该电机的一些典型参数：
表2-2 35BY型永磁步进电机参数
型号 35BY48S03 步距角 7.5 数 4 相压 12 电流 0.26 7 电阻 4电最大静转距 180 定位转距 65 转动惯量 2.5 有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为 12V，最大电流为 0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2803）作为驱动，通过 P3.4~P3.7来控制各线
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圈的接通与切断。开机时，P3.4~P3.7 均为高电平，依次将 P3.4~P3.7 切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。改变转速，只要改变 P3.4~P3.7轮流变低电平的时间即可达到要求，这个时间不应采用延时来实现，因为会影响到其他功能的实现。这里以定时的方式来实现。下面首先计算一下定时时间。 按要求，最低转速为 20 转/分，而上述步进电机的步距角为 7.5，即每 48 个脉冲为 1 周，即在最低转速时，要求为960脉冲/分，相当于 62.5ms/脉冲。而在最高转速时，要求为 100转/分，即 48000 脉冲/分，相当于 12.5ms/脉冲。可以列出下表：
表2-3 步进电机转速与定时器定时常数关系
转速 单步时间(ms) TH0 120 62.5 59.52380921 52 56.81818122 82 54.34782623 09 52.08333324 33 4 425 50 48.07692326 08 46.29629627 28
3 44.64285718
TL0 F 29 33 3C 40 B6 74 59 80 C 52 59 50 EC 55 49
14 ? ? 13.44086093 22 13.29787294 34 13.15789495 74 13.02083396 33 12.88659797 94 12.75510298 04 12.62626299 63 2 D100 12.5 3 0 2 D8B 1 D14 1 D9B 0 D20 0 DA1 F D20 F ? C9C ? 表中不仅计算出了 TH1和 TL1，而且还计算出了在这个定时常数下，真实的定时时间，可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。 表中 TH1 和TL1 是根据定时时间算出来的定时初值，这里用到的晶振是 11.0592M。有了上述表格，程序就不难实现了，使用定时/计数器 T0为定时器，定时时间到后切换输出脚即可。 3.4.5 与直流电机的比较
输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。在此我们只讨论直流电动机。 1 直流电动机的分类
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型：
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a．他励直流电机
励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，永磁直流电机也可看作他励直流电机。
b．并励直流电机
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。
c．串励直流电机
串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。
d．复励直流电机
复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。 2、直流电动机的特点
a．调速性能好
所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。
b．起动力矩大
可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。
c．可逆运行
当直流电动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载（或电网），对外供电，此时直流电动机可作为直流发电机运行。 3、直流电动机的工作原理
大致应用了“通电导体在磁场中受力的作用”的原理，励磁线圈两个端线同有相反方向的电流，使整个线圈产生绕轴的扭力，使线圈转动。
要使电枢受到一个方向不变的电转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，
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就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理。 4、直流电动机的控制
a．转动方向控制
转动方向控制有两种方法：1、改变磁场方向；2、改变电流方向（即改变电源的正负极）。
b．转速控制
直流电动机转速n=(U-IR)/Kφ 。其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。
直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速时受到磁饱和限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中PWM(脉宽调制)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。
PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比(占空比)来改变直流电机电枢上电压的\占空比\，从而改变平均电压，控制电机的转速。在脉宽调速系统中，当电机通电时其速度增加，电机断电时其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可控制电机转速。而且采用PWM技术构成的无级调速系统．启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。设电机始终接通电源时，电机转速最大为V max，且设占空比为D=t/T，则电机的平均速度Va为： VD=VmaxD。
由公式可知，当改变占空比D=t／T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格地讲，平均速度与占空比D并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可将其近似地看成线性关系。 在直流电机驱动控制电路中，PWM信号由外部控制电路提供，并经高速光电隔离电路、电机驱动逻辑与放大电路后，驱动H桥下臂MOSFET的开关来改变直流电机电枢上平均电压，从而控制电机的转速，实现直流电机PWM调速。
3.5 外围电路设计及分析
3.5.1 键盘控制电路
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。键盘实质是一组按键开关的集合。键盘所用开关为机械弹性开关，
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