变速摇瓶机的研制

摇瓶机也称摇床，是一种用于菌种培养的机械设备，广泛应用于工业发酵、生物工程、食品、医院、科研
等领域。 摇瓶机通常分回转式与往复式两种。 本文重点讨论的是往复式摇瓶机的单片机控制。

传统的摇瓶机一般都采用普通异步电机，通过齿轮减速器减速后驱动摇瓶机工作，转速不易调节控
制，耗能高，噪音大。 随着科技的发展，传统摇瓶机已不能满足新产品的需要，基于上述情况，

我们提出研制新式的由单片机控制的能按任意设定曲线运行的定速往复式摇瓶机。

系统结构
本设计采用8039单片机做为主机，通过步进电机驱动器控制步进电机，电机又直接驱动摇瓶机，

机械部分利用曲柄滑块机构将步进电机输出的旋转运动转变为床面的往复运动，总体方案见图1。

传动结构简图见图2.

039是美国 Inter 公司的 M CS—48系列的低端产品，做为专用机使用具有可靠性高，

信息不易丢失等优点。
8039接两个 I／O 扩展器8243，用于接收数码拨号盘发出的拨号数据。进行人—机对话。8039的

P0～P2 做为输出信号通过程序输出三相六拍的步进信，经过1413八路功放后，将信号放至12V ，用于推
动驱动电源。 驱动电源则带动步进电机转动。系统选型考虑了简单、实用、经济、耐用，系统造价较低。

2 系统软件
本系统选用8048汇编语言做为程序设计语言，程序结构为

虽然步进电机具有一定的频率—力矩特性，但当系统起动时，如果速度过快，容易发生堵转。

为防止堵转的发生，设计了步进循环增速子程序，供系统起动时调用。
摇瓶机运行的时间—速度曲线是通过拨号盘输入的，典型的时间—速度曲线如图3所示。

当然，本系统可以按不同的需要任意设定运行曲线，以满足不同的需要。

3 结论
该设备运用微电子技术，改造传统设备，符合产业发展方向，所用元器件价格低，性能高，所用拨号盘
仅几元钱，即可完成人机对话功能。 该设备控制精度高，能耗小，仅是原设备的六分之一。由于省去了原设
备的齿轮减速装置，降低了设备产生的噪音，改善了现场工作环境。