步進(jìn)電機(jī)的控制電路和程序

1、步進(jìn)電機(jī)的控制電路和程序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)品開發(fā)工作：分別有流水燈，數(shù)碼管顯示，液晶顯示，按鍵開關(guān)，蜂鳴器奏樂，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前幾期電子制作雜志及后期連載教程介紹。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

2、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。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(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)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)分類與結(jié)構(gòu)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

3、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-轉(zhuǎn)子政芯圖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，為了說明應(yīng)用原理，故采用最簡單的驅(qū)動(dòng)電路，目的在于驗(yàn)證步進(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。本書配套實(shí)驗(yàn)板上用的是ULN2003

4、。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系COM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4ULN2003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)用非常簡單。1234JC曹益m2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

5、發(fā)板上電時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，按住系統(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:表1:正轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表步數(shù)P00P01P02AB/A1110201130014100步數(shù)POOP01P02AB/A1110210030014011P03/B0011P03/B0110表2:反轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表硬件原理圖EOTEO1RJ3niloorinr：OTT2noCUTSDi4cmt珂OWJ07ouriBITOCT7rwmrnwCHAMPwfUTilPIO1nr雖rfb*Pli5m3-rm-7mT?KJ15F3t141DRFWPiiF12F13P14HJ皿FIT19IsS-S

6、!9KXlZ-oMIL凹加II10EWWQM2HE!WWK0-123-4-3(7o-123#j7PCK別ElJPDpflrflH)K円PJKEMKMSSCJ1mo-3tPOS35m”PWJFph32P07Q1o113圖7硬件原理圖程序流程圖圖8軟件流程圖/*步進(jìn)電機(jī)演示程序*/包含頭文件*/*目標(biāo)器件：AT89S51晶振:11.0592MHZ*/*編譯環(huán)境：Keil7.50A*/*端口定義*/端口定義*/#include/*sbitkey=P1A4;/*函數(shù)功能:延時(shí)子程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/voiddelay(void)intk;for(k=0;k2000;k+);/*函數(shù)功能:主程序*/voidmain()P0=0 x00;/輸出全高key=1;/按鍵置輸入狀態(tài)while(1)/主循環(huán)if(key=1)/無鍵按下正轉(zhuǎn)P0=0 xFC;/1100delay();P0=0 xF6;/0110delay();P0=0 xF3;/0011delay();P0=0 xF9;/1001delay