步进电动机控制系统上位机程序设计

    宋受俊，刘卫国

(西北工业大学，陕西西安710072)

    摘要：从整体上简要介绍了步进电动机控制系统的结构及功能特点；详细介绍了上位机软件的功能及实现方法。所设计的控制程序具有友好的人机交互特性，可设定多种运行模式，可实时显示系统运行状态，且可应用于需要复杂控制算法及控制功能的使用场合。

    关键词：混合式步进电动机；微型计算机；MCs-51单片机；Visual Basic；MSComm控件

    中图分类号：TM383．6  文献标识码：A  文章编号：1004—7018(2008)04—0003—03

0引  言

    随着工业生产和计算机技术的日新月异，微型计算机在工业控制领域的应用越来越广泛。利用微型计算机可以存储更多的数据，进行复杂的运算，还可以通过多种形式对信息进行显示。另外，还可以设计高效、友好的用户界面，对系统进行控制。

    本系统以单片机作为下位机而微机作为上位机，两者通过RS-232串行接口进行通信。上位机设计了友好的用户界面，以便对系统进行控制，下位机在得到控制命令之后，具体实施控制，并将系统的工作状态信息传给上位机进行显示处理。

    单片机采用80C51，而上位机是在windows xP操作系统下，用Visual Basic 6 0开发的监控软件。在windows监控软件开发中，如何实现微机与单片机之间的串行通信是一个较大的障碍，而且是设计的关键之一。系统利用了VB提供的特别便于串行口操作的电话机控件一MSComm，通过编写较简单的程序，完成了微机与单片机之间的串行通信。本文主要介绍了该系统上位机软件的实现过程。

l系统特点简述

    系统的控制对象是混合式步进电动机，通过上位机软件和下位机软硬件的良好配合，系统具有以下特点：

(1)可以通过上位机控制界面进行控制，操作直观、方便；

    (2)可以驱动包括两相、三相和五相混合式步进电动机在内的多种步进电动机，增强了系统的适用性；

    (3)具有包括细分、升降频、正反转、预置频率以及预置步等多种控制功能，拓宽了被控步进电动机的适用场合。

    使用者可以通过上位机控制界面实时地观测运行中的驱动系统的运行状态，同时还可以通过上位机控制界面对系统进行控制，为了实现微机和单片机之间的数据交换，该系统使用了串行通讯方式。整个步进电动机控制系统如图1所示。

2上位机程序总体流程

    在上位机软件编程语言的选择上，着重考虑的是便于界面的编写及可进行方便的串行通讯。为此，系统上位机使用了Visual Basic****语言编程环境，这种语言特别便于界面编写，更重要的是，它具有一个特别方便的通信控件-JMSComm。MSComm控件的目的是为了让用户设计一个系统可以和串行端口进行沟通及传送数据。   

    如上所述，上位机主要完成用户的交互控制以及电机运行状态的实时显示，所以，上位机软件首先要能够根据用户输入的运行模式设定相应的变量及标志量；其次，还需要将下位机反馈的实时运行状态以图形化的方式显示出来。图2为其程序总体框架。

下面，将以窗口的设计为顺序对上位机软件的总体流程进行较详细的阐述：用户设定输人窗口同时也是主界面窗口，其窗口设置如图3所示。它包

括了程序运行的所有控制功能，具体表现为：

    (1)在电机运行方式设定区，用户可以通过选择各个列表框中列出的选项设定被控电机的运行方式。其中，电机类型选择包括：两相、三相及五相混合式步进电动机；细分模式选择包括：整步、二细分及四细分；正反转选择包括：正转及反转；预置模式选择包括：预置频率及预置步。

    (2)在电机预置参数设定区，如果选择的是预置频率运行方式，用户便可以在第一个文本框中输入电机的运行频率，这样在启动运行时，系统便会控制电机从突跳频率逐渐加速到运行频率，在停止运行时，系统会控制电机逐渐减速直到停机为止；如果选择的是预置步运行方式，用户便可以在第