單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)控制篇

1、51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)- 步進(jìn)電機(jī)控制篇2008-05-09 23:34     先看一下我們將要使用的51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)能完成哪些實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作：分別有流水燈，數(shù)碼管顯示，液晶顯示，按鍵開(kāi)關(guān)，蜂鳴器奏樂(lè)，繼電器控制，IIC總線，SPI總線，PS/2實(shí)驗(yàn)，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，光耦實(shí)驗(yàn)，串口通信，紅外線遙控，無(wú)線遙控，溫度傳感，步進(jìn)電機(jī)控制等等。     上圖是我們將要使用的51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)硬件平臺(tái)，本期實(shí)驗(yàn)我們用到了綜合系統(tǒng)主機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，綜合系統(tǒng)其它功能模塊原理與使用詳見(jiàn)前幾期電子制作雜志及后期連載教程介紹。

2、     步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)分類與結(jié)構(gòu)&#

3、160;    現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)分為三種：反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）。本章節(jié)以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，介紹其基本原理與應(yīng)用方法。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。常用小型步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物如圖1所示。圖1步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖圖2 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部圖步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)電路     綜合系統(tǒng)使用的是小型步進(jìn)電機(jī)，對(duì)電壓和電流要求不是很高，為了說(shuō)明應(yīng)用原理，故采用最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，目的在于驗(yàn)證

4、步進(jìn)電機(jī)的使用，在正式工業(yè)控制中還需在此基礎(chǔ)上改進(jìn)。一般的驅(qū)動(dòng)電路可以用圖3的形式。圖3 一般驅(qū)動(dòng)電路     在實(shí)際應(yīng)用中一般驅(qū)動(dòng)路數(shù)不止一路，用上圖的分立電路體積大，很多場(chǎng)合用現(xiàn)成的集成電路作為多路驅(qū)動(dòng)。常用的小型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以用ULN2003或ULN2803。本書(shū)配套實(shí)驗(yàn)板上用的是ULN2003。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能

5、力，為單片雙極型大功率高速集成電路。ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路圖如圖4：圖4 ULN2003內(nèi)部框圖及等效電路圖     ULN2003A型高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路的典型應(yīng)用電路框圖如圖5所示。鉗位二極管用于保護(hù)線圈通斷時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)擊穿集成電路，可以看出，該電路的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單。圖5 典型應(yīng)用圖步進(jìn)電機(jī)的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能：開(kāi)發(fā)板上電時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，按住51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)上的按鍵SW20（P14）時(shí)反轉(zhuǎn)。圖6 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)演示圖電機(jī)正反轉(zhuǎn)的環(huán)形脈沖分配表如下：步數(shù)P00P01P02P03AB/A/B11100201103001141001表1：正

6、轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表步數(shù)P00P01P02P03AB/A/B11100210013001140110表2：反轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表硬件原理圖圖7 硬件原理圖程序流程圖圖8 軟件流程圖軟件代碼/*/*杭州晶控電子有限公司*/*/*步進(jìn)電機(jī)演示程序*/*目標(biāo)器件：AT89S51*/*晶振:11.0592MHZ*/*編譯環(huán)境：Keil 7.50A*/*/*包含頭文件*/#include <reg51.h>/*端口定義*/sbit key = P14;/*函數(shù)功能:延時(shí)子程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/void delay(void)int k;for(k=0;k<2000;k+);/*函數(shù)功能:主程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/void main()P0=0x00;/輸出全高key=1;/按鍵置輸入狀態(tài)while(1)/主循環(huán)if(key=1)/無(wú)鍵按下正轉(zhuǎn)P0=0xFC;/1100delay();P0=0xF6;/0110delay();P0=0xF3;/0011delay();P0=0xF9;/1001delay();else/有鍵按下反轉(zhuǎn)P0=0xFC;/1100delay();P0=0xF9;/1001delay();P0=0xF3;/0011delay();P0=0xF6;/0110delay();     相信看到這里，你