步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在控制系統(tǒng)中具有十分廣泛的用途，但傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的控制通常都采用匯編語言或C語言進(jìn)行軟件開發(fā)，本文利用VC++提供的串行通信控件MSComm實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制器之間的串行通信［1］。與 DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡應(yīng)用程序直接控制硬件，而是通過Windows操作系統(tǒng)提供的設(shè)備驅(qū)動程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。串行口在Win32中是作為文件來進(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(yīng)的文件I/O函數(shù)與通信函數(shù)，通過了解這些函數(shù)的使用，可以編制出符合不同需要的通信程序。

    實(shí)現(xiàn)串行通信［2］一般有3種方法［3］：使用VC++提供的串行通信控件MSComm［4］；在單線程中實(shí)現(xiàn)自定義的串口通信類；多線程下實(shí)現(xiàn)串行通信。結(jié)合實(shí)際情況，本系統(tǒng)采用VC++提供的串行通信控件MSComm來進(jìn)行軟件編程，可以很方便地管理與控制計算機(jī)串口。

    1、系統(tǒng)組成

    由PC機(jī)控制步進(jìn)電動機(jī)的系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 PC機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)框圖

    本系統(tǒng)的電機(jī)控制采用通用的RS 232［5］串口的異步通信。由于RS 232早期是為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，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(guī)定為+5~+15 V之間，邏輯1電平規(guī)定為-5~-15 V之間，因此，RS 232驅(qū)動器與TTL電平連接必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。

    2、控制軟硬件的技術(shù)參數(shù)

    本系統(tǒng)采用卓立漢光儀器有限公司生產(chǎn)的SC3步進(jìn)電機(jī)控制器及平移臺，實(shí)現(xiàn)平移臺的三維控制（x，y，z）。利用RS 232串口異步通信完成對步進(jìn)電機(jī)的單步和連續(xù)移動控制，并且把電機(jī)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)反饋給PC機(jī)處理。

    電控平移臺的機(jī)械指標(biāo)如下：

    (1) 精密電控旋轉(zhuǎn)臺：型號RSA200用于x軸。轉(zhuǎn)動范圍>±40°；傳動比180∶1；小步距0.000 312 5°；臺面直徑Φ200；分辨率0.001 25°；重復(fù)定位精度<0.005°；最大速度25/s；中心最大負(fù)載60 kg。

    (2) 重載型電控平移臺：型號TSA300B，用于z軸。最小步距0.003 15 mm；重復(fù)定位精度<0.005 mm；加固定平移臺有效行程為150 mm。

    (3) 超薄型電控平移臺：型號TSA30C，用于y軸。最小步距為0.002 mm；重復(fù)定位精度<0.005 mm；有效行程30 mm。SC3步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)有手動和聯(lián)動方式，手動能設(shè)置的操作有：速度設(shè)定、歸零操作、方向設(shè)定、位移量設(shè)定等，聯(lián)機(jī)方式可以使電機(jī)的運(yùn)動直接受應(yīng)用軟件控制。由于是進(jìn)行二次開發(fā)，因此應(yīng)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(tǒng)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200 ms以內(nèi)SC3回送：“OK”& CHR$(10)，表示聯(lián)絡(luò)成功。

    查詢指令指令格式：“?V”& CHR$(13)

    SC3接到該指令后回送：“V number” & CHR$(10)。其中number為ASC碼表示的SC3當(dāng)前速度值。范圍0~255。

    坐標(biāo)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(dāng)前坐標(biāo)值，正負(fù)號代表當(dāng)前位置在開機(jī)位置（0位）的正負(fù)方向的位置。

    速度設(shè)置指令指令格式：“V”& number & CHR$(13)

    其中number為以ASC碼表示的速度設(shè)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(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(shù)值：1表示z軸歸零成功，0表示z軸未歸零。

    第二位數(shù)值：1表示y軸歸零成功，0表示y軸未歸零。

    第三位數(shù)值：1表示x軸歸零成功，0表示x軸未歸零。

    運(yùn)行指令指令格式：“Xdirectionnumber”& CHR$(13)或“Y directionnumber”& CHR$(13)或“Z directionnumber”& CHR$(13)
 
    3、軟件實(shí)現(xiàn)

    3.1 利用VC++提供的串行通信控件MSComm實(shí)現(xiàn)串行通信

    首先，在VC++［5］的對話框中創(chuàng)建通信控件，若Control工具欄中缺少該控件，可通過菜單Project→Add to