2051單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)之步進電機控制

1、如51單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)之步進電機控制先看一下我們將要使用的51單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)能完成哪些實驗與產(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實驗，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，光耦實驗，串口通信，紅外線遙控，無線遙控，溫度傳感，步進電機控制等等。上圖是我們將要使用的51單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)硬件平臺，本期實驗我們用到了綜合系統(tǒng)主機、步進電機，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。步進電機是將電脈沖信號轉(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)，

2、而不受負載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為步距角”）它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進電機分類與結(jié)構(gòu)現(xiàn)在比較常用的步進電機分為三種：反應(yīng)式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）。本章節(jié)以反應(yīng)式步進電機為例，介紹其基本原理與應(yīng)用方法。反應(yīng)式步進電機可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出

3、，步進角一般為1.5度。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。常用小型步進電機的實物如圖1所示。圖2步進電機內(nèi)部圖步進電機現(xiàn)場應(yīng)用驅(qū)動電路綜合系統(tǒng)使用的是小型步進電機，對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)動電路，目的在于驗證步進電機的使用，在正式工業(yè)控制中還需在此基礎(chǔ)上改進。一般的驅(qū)動電路可以用圖3的形式。在實際應(yīng)用中一般驅(qū)動路數(shù)不止一路，用上圖的分立電路體積大，很多場合用現(xiàn)成的集成電路作為多路驅(qū)動。常用的小型步進電機驅(qū)動電路可以用ULN2003或ULN2803。本書配套實驗板上用的是ULN2003。ULN2003是高壓大

4、電流達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、帶負載能力強等特點，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達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,具有同時驅(qū)動7組負載的能力，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。鉗可以看出，該電路的應(yīng)用非常位二極管用于保護線圈通斷時的反電動勢擊穿集成電路,簡單。圖5典型應(yīng)用圖實現(xiàn)功能：開發(fā)板上電時電機正轉(zhuǎn)，按住51單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)上的按鍵SW20(P1

5、4)時反轉(zhuǎn)。圖6步進電機實驗演示圖電機正反轉(zhuǎn)的環(huán)形脈沖分配表如下：步數(shù)P00P01P02P03AB/A/B1100011000111001正轉(zhuǎn)劃、形脈沖分配表P00P01P02P03AB/A/B11001001001101101234表1：步數(shù)1234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軟件代碼/*/*杭州晶控電子有限公司*/*/*步進電機演示程序*/*目標器件：AT89S51*/*晶振：11.0592MHZ*/*編譯環(huán)境：Keil7.50A*/*/*包含頭文件*/*#include<reg51.h>端口定義*/sbitkey=P1A4;/*函數(shù)功能：延時子程

6、序入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/voiddelay(void)(intk;for(k=0;k<2000;k+);)/*函數(shù)功能：主程序入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/voidmain()(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，你應(yīng)該可以理解步進電機控制的原