步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動資料(絕對牛)

1、題目：單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)摘要很多工業(yè)控制設(shè)備對位移和角度的控制精度要求較高，一般電機(jī)很難實(shí)現(xiàn)，而步進(jìn)電機(jī)可精確實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的角度和轉(zhuǎn)數(shù)。本設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用51單片機(jī)控制六線4相步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，控制步進(jìn)電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速向某一方向產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動角度。同時(shí)能夠利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及速度控制，并能在數(shù)碼管上顯示出相應(yīng)的速度。本文中給出了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路，軟件設(shè)計(jì)，人機(jī)交互等。并對各個(gè)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的說明。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的一般原理。電機(jī)驅(qū)動及控制的實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)整體設(shè)計(jì)以及模塊劃分說明。原理圖。代碼。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；系統(tǒng)；驅(qū)動

2、AbstractManyIndustrialcontrolequipmenthaveahighlyrequirementindisplacementandanglewithcontrolaccuracy,themostmotorcan'tcarryout.butthestepmotorcancarryoutthedisplacementandanglethatyouenactmentedinaccuracy.ThisdesignmainlyusedSCMtocontrolstepmotorsystem.Thestepmotorisformedsixlinesandfourphasic.

3、ThroughSCMgeneratethedrivepulsesignal.Controlsteppermotorthroughacertainspeedinadirectiontogetacertaindegreeofrotationangle.Atthesametime,ItcanuseSCMtorealizationofthemotoris,reverseandspeedcontrol.andshowedthespeedinthedigitaltube.Inthispaper,giventhedesignofthesystemhardwarecircuit,softwaredesign,

4、human-computerinteractionandsoon.anditgiventhedetailsdescriptionofeachfunctionalmodule.themaincontentsincludethefollowing:(1) Thegeneralprinciplesofsignal_chipcontrollingstepmotor.(2) Therealizationofmotordrivingandcontrolling(3) Controlsystemoveralldesignanddescriptionmoduledivision(4) SchematicDia

5、gramCodeKeyWords:SCM;steppermotor;system;drive目錄引言41單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的一般原理41.1 步進(jìn)電機(jī)41.1.1 步進(jìn)電機(jī)介紹41.1.2 步進(jìn)電機(jī)分類51.1.3 技術(shù)指標(biāo)51.1.4 步進(jìn)電機(jī)工作原理51.2 單片機(jī)72步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)8簡介8驅(qū)動選擇83系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1單片機(jī)控制電機(jī)9鍵盤9顯示部分10程序流程圖11總結(jié)12致謝13參考文獻(xiàn)13附錄13C代碼13引言目前，在工業(yè)控制生產(chǎn)以及儀器上應(yīng)用十分廣泛。通常都要對一些機(jī)械部件平移和轉(zhuǎn)動，對移動的位移和角度控制要求較高，一般的電機(jī)很難實(shí)現(xiàn)對位置和角度的精確控制，在一些智能化要求較高

6、的場合，用模擬芯片控制器及信號發(fā)生器來控制有一定局限性。而用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)可以改善性能，步進(jìn)電機(jī)能實(shí)現(xiàn)精確的角度和轉(zhuǎn)數(shù)，具有良好的步進(jìn)特性，最適合數(shù)字控制。在工控設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機(jī)具有芯片體積小，兼容性強(qiáng)，低電壓地，低功耗等特點(diǎn)，使單片機(jī)成為驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的最佳空盒子單元。所以單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)控制精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，得以廣泛運(yùn)用。1單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的一般原理步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)介紹步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(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的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。

7、這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)、交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)分類永磁式（PM）。一般為二相，轉(zhuǎn)矩和體積都很小，步距角一般為7.5或15。反應(yīng)式（VR）。一般為三相，實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步距角為1.5?；旌鲜剑℉B）。兼具永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，分二相和五相，二相步距角為1.8°五相步距角為0.72

8、76;。技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)相數(shù)步距角拍數(shù)定位轉(zhuǎn)矩保持轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)動態(tài)指標(biāo)步距角精度失調(diào)角最大空載啟動頻率最大空載運(yùn)行頻率運(yùn)行頻距特性電機(jī)共振點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)工作原理分析（步進(jìn)電機(jī)展開圖）以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，其典型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。這是一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)相控制繞組接通脈沖電流時(shí)，在磁拉力作用下使相的定、轉(zhuǎn)子對齊，相鄰的B相和D相的定、轉(zhuǎn)子小齒錯(cuò)開。若換成B相通電，則磁拉力使B相定、轉(zhuǎn)子小齒對齊（轉(zhuǎn)過），而與B相相鄰的C相和A相的定、轉(zhuǎn)子小齒又錯(cuò)開，即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。若按A一B一C一D-A?規(guī)律循環(huán)順序通電，則步進(jìn)電機(jī)按一定方向轉(zhuǎn)動。若改變通電順序?yàn)锳一D一C一B-A,則電機(jī)反向轉(zhuǎn)動。這種控制

9、方式稱為四相單四拍。若按AB一BC一CD一DA一AB或A一AB一B一BC一C一CD一D-DA-A順序通電則稱為四相雙拍或四相單、雙八拍。無論采用哪種控制方式，在一個(gè)通電循環(huán)內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角恒為一個(gè)齒距角。所以，可以通過改步進(jìn)電機(jī)通電循環(huán)次序來改變轉(zhuǎn)動方向，可以通過改變通電頻率來改變其角頻率。運(yùn)用單片機(jī)的輸出功能，通過編程實(shí)現(xiàn)輸出四個(gè)信號分別給步進(jìn)電機(jī)的四相A、B、C、D,并通過輸出時(shí)信號的循環(huán)次序，來設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向及輸出信號的頻率以便設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動頻率。圖1反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)原理采用單片機(jī)產(chǎn)生A、B、C、D的四相信號，當(dāng)采用單片機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，需要在單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)中間設(shè)隔離

10、電路以使強(qiáng)弱電分離。由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電流相對較大，可增設(shè)放大電路來提供步進(jìn)電機(jī)的工作電流。系統(tǒng)電路由五部分組成，即單片機(jī)、隔離、放大、電源及步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,256

11、字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作,允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)簡介步進(jìn)電機(jī)在單單僅給予電壓時(shí)，電機(jī)是不會動作的，必須由脈沖產(chǎn)生器提供位置(脈波數(shù))、速度的脈沖信號指令，以及驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機(jī)內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以欲使

12、步進(jìn)電機(jī)動作的必要系統(tǒng)組成有：(1)脈沖產(chǎn)生器：給予角度(位置移動量卜動作速度及運(yùn)轉(zhuǎn)方向之脈沖信號的電機(jī)驅(qū)動指令。(2)步進(jìn)驅(qū)動器：依控制器所投入的脈沖信號指令，提供電流來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)動作。(3)步進(jìn)電機(jī)：提供轉(zhuǎn)矩動力輸出來帶動負(fù)載。所以步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器、位置傳感器，即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制。驅(qū)動選擇步進(jìn)電機(jī)可以選用專用的電機(jī)驅(qū)動模塊，也可以自己構(gòu)建驅(qū)動電路。一般有以下幾種選擇：專用驅(qū)動模塊，如L298,FT5754等，這類驅(qū)動接口簡單，這類可以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，直流電機(jī)等。達(dá)林頓驅(qū)動器ULN2803,這個(gè)芯片可以一次驅(qū)動八線步進(jìn)電機(jī)。自己構(gòu)建，通

13、過三極管，74als04,等系列元件構(gòu)成。但這樣系統(tǒng)可靠性會降低，會另外給系統(tǒng)帶來誤差。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1單片機(jī)控制電機(jī)如圖3說明：這個(gè)部分為單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)部分，80s52單片機(jī)通過達(dá)林頓驅(qū)動器ULN2803來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，80S52的P1.0-P1.4發(fā)送控制信號給驅(qū)動器，然后驅(qū)動器的四根線把信號傳遞給電機(jī)，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等。電機(jī)部分接12V直流電源。鍵盤如圖4說明：本系統(tǒng)中采用了四個(gè)按鍵，分別與80S52的四個(gè)引腳相連，分別為LCDEN,RS,WR,RD;分別實(shí)現(xiàn)的功能是電機(jī)加速，減速，正反轉(zhuǎn)。鍵盤一旦按下則表示向單片機(jī)發(fā)送了有效信號，單片機(jī)就相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于鍵盤的鍵按下的時(shí)候分為

14、幾個(gè)步驟，當(dāng)鍵盤按下的時(shí)候，接通電路，鍵盤掃描檢測低電平，但檢測到低電平之后不能夠判斷鍵是否被按下，因?yàn)槎秳涌赡芤疬@個(gè)變化，所有大概延時(shí)510ms之后再進(jìn)行檢測。如果再次檢測到低電平之后說明鍵被按下。這個(gè)過程就是所說的消除抖動。顯示部分如圖5說明：對于顯示部分，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)只是顯示轉(zhuǎn)速，所以采用了LED共陽極數(shù)碼管。并且用了74HC573鎖存器，74HC573鎖存器輸出電流大，接口電路簡單。本系統(tǒng)采用了兩個(gè)74HC573鎖存器，分別為段選和位選。段選為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，位選為選中相應(yīng)的數(shù)碼管。程序流程圖總結(jié)通過本次的課程論文，讓我真實(shí)的感受到一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。這次的的論文從開始的整體布

15、局，排版，到內(nèi)容中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)直到最后完成。每個(gè)流程下來，都帶給了我很多的新東西，特別在設(shè)計(jì)完系統(tǒng)之后做硬件部分中，先是用protel99se畫圖，好多圖在庫中找不到，找不到就自己畫，然后封裝，封裝的時(shí)候還要用游標(biāo)卡紙對買來的元件進(jìn)行精確的測量，然后才能在封裝的過程中保證精度。最后做完圖之后還要布線，布線完成后再發(fā)到廠家去做。事實(shí)上這個(gè)過程我用買好的空板做的，因?yàn)樵欢?。所以就買了相應(yīng)的元件直接再PCB板上焊接好的。在焊接的過程中也會感受到很多東西，因?yàn)楹芏嘈枰⒁獾?。不過這個(gè)過程多多嘗試就會有進(jìn)步的。焊接完后就是代碼調(diào)試階段。最后就完成了這個(gè)小型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。致謝在此，感謝我的老師以及周圍的同

16、學(xué)。本次的論文得益于同學(xué)們的幫助。最后還要感謝我的父母，是他們一直在背后支持著我。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給他們！參考文獻(xiàn)1張永楓，王靜霞，楊宏利.單片機(jī)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程.西安電子科技大學(xué)出版社,2005.2郭天祥.51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社2008附錄C代碼單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)功能：定時(shí)器中斷：定時(shí)時(shí)間設(shè)置為30秒，首先給的初值每次中斷為5ms,經(jīng)過20次中斷為1秒，半分鐘三十秒則要中斷600次，所有到達(dá)六百次后就把計(jì)數(shù)n中的值讀取到數(shù)碼管中顯不'出來。鍵盤檢測：進(jìn)行速度控制的時(shí)候按下相應(yīng)的鍵則會對應(yīng)的進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。數(shù)碼管顯示：驅(qū)動部分：#include<reg52.h>#de

17、fineucharunsignedcharsbitdula=P2A6;sbitwela=P2A7;sbitjia_key=P3A6;sbitjian_key=P3A7;sbitzf_key=P3A5;sbitstop_key=P3A4;bitflag=0;ucharnum1,n;ucharnum=0,show_num=2,maichong=4,table_begin=0;ucharcodetablel尸0x01,0x02,0x04,0x08,0x08,0x02,0x01;ucharcodetable尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x

18、6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/延時(shí)部分voiddelay(uchari)ucharj,k;for(j=i;j>0;j-)for(k=110;k>0;k-);/顯示部分voiddisplay()dula=0;P0=tableshow_num;dula=1;dula=0;wela=0;P0=0xfe;wela=1;wela=0;delay(5);P0=table0;dula=1;dula=0;P0=0xfd;wela=1;wela=0;delay(5);/鍵盤檢測部分voidkey()if(jia_key=0)delay(5);if(jia_key=0)(num+;if(num=4)num=3;while(jia_key=0)if(jian_key=0)(delay(5);if(jian_key=0)(if(num!=0)num-;elsenum=0;while(jian_key=0);)if(zf_key=0)(delay(5);if(zf_key=0)(flag=flag;while(zf_key=0);)if(stop_key=0)(delay(4