基于VC++的步進電機控制方法探討

步進電機是一種將電脈沖信號轉換為線位移或角位移的電機，但步進電機的控制通常都采用匯編語言或C語言進行軟件開發，本文結合SC3步進電機控制器及平移臺的控制開發為例，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來實現PC機與步進電機控制器之間的數據通訊，最終實現由PC機直接控制步進電機的方法，并詳細介紹了編寫串行通信程序的基本步驟和方法。調試結果表明：設計的控制程序簡單、易懂，工作可靠，且具有友好的人機交互界面。

步進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，但傳統的步進電機的控制通常都采用匯編語言或C語言進行軟件開發，本文利用VC++提供的串行通信控件MSComm實現PC機與步進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Windows操作系統提供的設備驅動程序來進行數據傳送。串行口在Win32中是作為文件來進行處理的，而不是直接對端口進行操作，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；在單線程中實現自定義的串口通信類；多線程下實現串行通信。結合實際情況，本系統采用VC++提供的串行通信控件MSComm來進行軟件編程，可以很方便地管理與控制計算機串口。

1、系統組成

由PC機控制步進電動機的系統如圖1所示。

圖1PC機控制步進電機系統框圖

本系統的電機控制采用通用的RS232串口的異步通信。由于RS232早期是為促進公用電話網絡進行數據通信而制定的標準，其邏輯電平對地是對稱的，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驅動器與TTL電平連接必須經過電平轉換。

2、控制軟硬件的技術參數

本系統采用卓立漢光儀器有限公司生產的SC3步進電機控制器及平移臺，實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電機的單步和連續移動控制，并且把電機的實際位置數據反饋給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。轉動范圍>±40°；傳動比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步進電機控制器設有手動和聯動方式，手動能設置的操作有：速度設定、歸零操作、方向設定、位移量設定等，聯機方式可以使電機的運動直接受應用軟件控制。由于是進行二次開發，因此應用程序必須嵌入原控制器的控制指令及協議。
該指令系統主要有以下幾條：
聯絡指令指令格式：“？R"CHR$（13）
該指令發出200ms以內SC3回送：“OK”CHR$（10），表示聯絡成功。
查詢指令指令格式：“？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$（13）
SC3接到此類指令后進行歸零操作。完成歸零操作后回送：“OK”CHR$（10），表示SC3歸零完畢。
零狀態查詢指令指令格式：“？H”CHR$（13）
SC3接到此類指令后回送：“H000”CHR$（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）