應(yīng)用于單片機控制系統(tǒng)的步進電動機驅(qū)動電路

1、第卷第期洛陽工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報143 Vol.14 No.3年月20049Journal of Luoyang Technology College Sept. 2004步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制電機。近年來,數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)和永磁材料的迅速發(fā)展,推動了步進電動機的發(fā)展。步進電動機有以下特點:步進電動機的位移與輸入脈沖數(shù)成正比。因此,當(dāng)(1它轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)后,沒有累計誤差,具有良好的跟隨性。由步進電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),既(2簡單廉價,又可靠。步進電動機的動態(tài)響應(yīng)快,易于起停、正反轉(zhuǎn)及變(3速。因此被廣泛應(yīng)用于開環(huán)數(shù)控機床、繪圖儀、自動記錄儀表等。步進電動機的

2、基本結(jié)構(gòu)和工作原理1步進電動機根據(jù)工作原理分為反應(yīng)式、永磁式、永磁感應(yīng)式三類。以永磁式步進電動機為例,介紹步進電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。永磁式步進電動機的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的,轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源,它的輸出轉(zhuǎn)矩大,動態(tài)性能好。斷電時有定位轉(zhuǎn)矩,消耗功率較低;轉(zhuǎn)子的級數(shù)與定子的級數(shù)相同,所以步矩角較大,起動和運行頻率較低,并需要正負(fù)脈沖信號。但在其相應(yīng)相序加上反向繞組,就不需要負(fù)脈沖。永磁式步進電動機有三相:、。A B C三相單三拍,即;ABCA三相雙三拍,即;ABBCCAAB三相六拍,即;AABBBCCCA其中雙三拍循環(huán)通電,這種通電方式有一相線圈在過渡過程中不斷電,因而運行較平穩(wěn)。六拍通

3、電方式步矩角減小一倍,并且啟動轉(zhuǎn)矩增大。驅(qū)動電路設(shè)計2步進電動機是一種數(shù)字元件,易于數(shù)字電路接口,但一般數(shù)字電路的信號的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以驅(qū)動步進電動機。因此,必須有一個與之匹配的驅(qū)動電路來驅(qū)動步進電動機。對步進電動機驅(qū)動一般有如下要求:能夠提供較快的電流上升和下降速度,使電流波形(1盡量接近矩形。具有供截止期間釋放電流流通的回路,以降低繞組(2兩端的反電動勢,加快電流衰減。具有較高的功率及效率。(3步進電動機的驅(qū)動方式很多,如單極性驅(qū)動、雙極性驅(qū)動、高低壓驅(qū)動、斬波驅(qū)動、細(xì)分驅(qū)動、集成電路驅(qū)動等。由于集成電路集驅(qū)動和保護于一體,作為小功率步進電動機的專用驅(qū)動芯片,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于小型儀表,計算機外

4、設(shè)等領(lǐng)域,使用起來非常方便。下面介紹兩種小功率步進電動機驅(qū)動芯片:,。ULN2803MTD2003是一種達(dá)林頓管陣列驅(qū)動芯片,其內(nèi)部有八ULN2803路達(dá)林頓管,組成最大工作電壓,當(dāng)工作電壓達(dá)到最大50V時工作電流可達(dá)到?？梢詥温份斎?單路500MA ULN2803輸出,當(dāng)負(fù)載較大時采用單路方式不足以滿足要求時也可以采取多路并行輸出驅(qū)動,原理圖如圖所示。 1圖工作原理圖1 ULN2803是兩相步進電動機驅(qū)動器,該電路采用雙電MTD2003源:步進電動機驅(qū)動級電源推薦最大和控制邏輯Vmm(27V部分用電源Vcc(5V±。它由功率級雙橋,基極驅(qū)動電5%H路,電流控制電路,過熱保護電路組成

5、。PWM MTD2003恒定的電流切斷功能,電流大小可以用二位數(shù)字信號控制,內(nèi)部有保護二極管,最大輸出電壓,電流,邏30V 1.2A輯工作電壓,最大功耗。原理圖如圖所示。0V6V5W2設(shè)計原理3單片機采用公司生產(chǎn)的,直接用口可ATMEL89C51P2應(yīng)用于單片機控制系統(tǒng)的步進電動機驅(qū)動電路姚惠林1,段波2(洛陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校自動化系,河南洛陽;云南省建筑材料工業(yè)學(xué)校,云南昆明1. 4710032. 650033摘要:步進電動機由于其性能優(yōu)越、控制精度高,被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床,繪圖儀,自動化儀表及機械模型等。而單片計算機是最常用的微控制器。介紹兩種應(yīng)用于單片計算機控制系統(tǒng)的步進電機驅(qū)動電路。關(guān)

6、鍵詞:單片計算機;步進電機;驅(qū)動電路中圖分類號:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:文章編號:TP273+.5 A 1008-8814(200403-0013-02收稿日期:2004-07-02作者簡介:姚惠林男湖北荊州講師學(xué)士主要從事計算機(1964-,控制及應(yīng)用、工業(yè)自動化方向的研究。洛陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報第卷14 14 以控制二相步進電機,口可以控制三相,四相步進電P1機。原理圖留出三個插槽接電機線,工作電壓由變壓,整流,濾波后提供。原理圖如圖所示。 (3程序設(shè)計4 下面是一個對四相電機的簡單控制程序,在MT1MT1中,設(shè)置加速,勻速,減速的步數(shù)和延時時間控制,和00H 兩位中設(shè)置標(biāo)志位。子程序的流程圖如下:

7、01H MT1: MOV R4, #00H MOV 70H, #14H SETB 00HSETB 01H ACALL BS CPL 00 H結(jié)語5采用上面的電路在一些機械模型控制系統(tǒng)中,驅(qū)動控制型號為、的永磁步進電動35BY48L0235BY48L0125BY24L01機,取得了良好的控制應(yīng)用效果。參考文獻(xiàn):何立民單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計北京北京航空航天大學(xué)出版社1 .M.:,1999.高種毓機電一體化系統(tǒng)設(shè)計北京機械工業(yè)出版社2 .M.:,1997.3 王曉明電動機的單片機控制.M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.李朝青單片機外圍數(shù)字技術(shù)手冊北京北京航空航4 .&DSP IC M.

8、:天大學(xué)出版社,2002.靳達(dá)單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航北京人民郵電出版社5.M.:,2003.MOV R3, #0E1HMOV 70H, #02H ACALL BS CPL 01HMOV R3, #19H MOV 70H, #03H ACALL BS AJMP ED BS: MOV A, R4MOVC A, A+DPTR PUSH DPH PUSH DPL PUSH 70H MOV P1, A LP1: LCALL DELAY DJNZ 70H, LP1 POP 70H POP DPL POP DPH INC R4CJNE R4, #04H, BSU MOV R4, #00H JNB 00H

9、, T3 DEC 70H SJMP T4T3: JB 01H, T4 INC 70HT4: DJNZ R3, BSU RETDELAY: MOV R6, #04H DL1: MOV R7, #0FFH DL2: DJNZ R7, DL2 DJNZ R6, DL1 RETED: END圖工作原理圖2 MTD2003圖驅(qū)動電路設(shè)計原理圖3 下轉(zhuǎn)第頁(40洛陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報第卷40 14代碼分析3.2為了能體現(xiàn)訪問的有效性,本例采用了一個封裝和隱藏性能更好的代理類,因為它更能隱藏代碼細(xì)Interface節(jié)。限于篇幅,本文只分析中的函數(shù)main.cpp。AccessInterface(函數(shù)有兩個

10、參數(shù),和AccessInterface(pInterface。兩者分別接收傳給該函數(shù)的對象的地pStatic main(inter址和變量的地址。在該函數(shù)體內(nèi)定義了兩個指針: sta和。pInt pChar接下來,看看語句:char *pChar = (char是如何獲取對象的數(shù)據(jù)成員* (*(int*pInterface; inter指針?biāo)赶虻膶ο蟮谝粋€數(shù)據(jù)成員的指針的。pApple c1其實這條語句和char* pChar=(char*(*(Apple*是等效的,只是前者更有實用性。pInteraface的值是對象的地址是函數(shù)傳給它pInterface iter(main(的,所以它的值

11、也是類的數(shù)據(jù)成員地pApple(Interface址。因此的值也是地址,只是(int*pInterface pApple(int是整形數(shù)據(jù)類型的指針,而*pInterface(Apple*是類類型的指針。因為類型的數(shù)據(jù)類pInterface Apple*int型長度也是,所以兩者所指向的內(nèi)存塊的內(nèi)容相同,只4是把存取的內(nèi)容看成十進制數(shù),而*(int*pInterface*(把它看成十六進制數(shù)對象的地址Apple*pApple(Apple數(shù)據(jù),但在數(shù)值上它們還是相等的。所以(char*(*(int和的值都是對象*pInterface*(Apple*pAppleApple的地址。因為的值同時也是*

12、(Apple*pApplec1(Apple類的數(shù)據(jù)成員的地址,所以(char*(*(int*pInterface的值也是的地址。所以是指向的指針。c1pChar c1語句:就是把類的數(shù)pInt = (int*(pChar+4; a(Apple據(jù)成員的地址賦給。有些人對這語句不明白,為什pInt么不是:呢?這兩個變量之間的pInt = (int*(pchar+1;空隙的大小與編譯器有關(guān)。在中,當(dāng)一個變量在一VC6.0個類型的數(shù)據(jù)長度比它小的變量后分配內(nèi)存時,它們之間有可能會留出點空間。由于其他的型的數(shù)據(jù)的訪問道理相同,下面分auto析訪問型的數(shù)據(jù)成員。static語句:是指向函數(shù)中pInt =

13、pStatic 1; pStatic main(定義的的指針。由于定義于類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成sta sta d(Apple員之后,且它們之間沒有定義別的已初始化的全局或靜(態(tài)變量,所以在數(shù)據(jù)段中它們是相鄰的。是類型的d int變量,又因是一個數(shù)據(jù)類型的指針,所以只在pStatic int上減去向前移就可得到一個指向的指針。pStatic(1 d結(jié)論4利用與類的數(shù)據(jù)成員的數(shù)據(jù)類型相同的指針,實現(xiàn)對類的數(shù)據(jù)成員的訪問。該方法的訪問效率較高,尤其體現(xiàn)在對一些經(jīng)過多重或多層繼承得到的類對象的數(shù)據(jù)成員訪問,因為這些類的成員布局很復(fù)雜,通常在訪問時需要很大的開銷。然而,使用該方法需要對類成員的布局十分清楚,否則

14、很容易產(chǎn)生非法數(shù)據(jù),甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。同時該方法也說明了類提供的保護和封裝是不可靠的。參考文獻(xiàn):裘宗燕譯語言的設(shè)計和演化北1 Bjarne Stroustrup(.C+M.京機械工業(yè)出版社出版:,2002.侯捷譯深度探索對象模型武漢2 Stanley B.Lippman(.C+M.:華中科技出版社出版,2003.徐波譯專家編程北京人民郵電3 Peter Van Der Linden(.CM.:出版社出版,2003.A Novel Approach to Accessing the Data-members of a ClassWANG Qiu-mei(Luoyang Technology Co

15、llege, Luoyang 471003, ChinaAbstract: In the paper, a novel approach to access the data-members of a class in C+ is introduced. According to theC+ object model, an auto type data-member pointer and a static type data-member pointer are respectively acquired by using one pointer which points to the a

16、ccessed data-members and another pointer which points to the accessed static variability. And these two acquired pointers achieve the purpose of accessing the data-members. The approach also shows that data-member securities offered by class protection and encapsulation are usually undependable.Key

17、words: Class; Data-member; Object; Access control; Pointer; Compulsion conversion(上接第頁14The Application of Step-motor Drive Circuit in the Single Chip Microcomputer Control SystemYAO Hui-lin1, DUAN Bo2(1.Automation Department, Luoyang Technology College, Luoyang 471003, China;2.Yunnan Building Materials Industry School, Kunming 650033, ChinaAbstract: Because of powerful function and high control accuracy, step-motor is extensively applied to numerical control machine, plotter, automation ins