基于51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制原理

1、1步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)模塊步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理及選型步進(jìn)電機(jī)有三線(xiàn)式、五線(xiàn)式和六線(xiàn)式，但是其控制方式均相同，都要以脈沖信號(hào)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，假設(shè)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈要200個(gè)脈沖信號(hào)來(lái)勵(lì)磁，可以計(jì)算出每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)能使步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)1.8。，其旋轉(zhuǎn)的角度與脈沖的個(gè)數(shù)成正比。因?yàn)榱€(xiàn)式四相步進(jìn)電機(jī)控制簡(jiǎn)單，步進(jìn)精確，因此我們選用六線(xiàn)式四相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。他的控制等效電路如圖1.1所示，他有四條勵(lì)磁信號(hào)引線(xiàn)A,A*,B,B*,通過(guò)控制這四條引線(xiàn)上的勵(lì)磁脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，即可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，每出現(xiàn)一因此，只要依照順序不斷地送出脈沖信號(hào)，步個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)只走進(jìn)電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。A1A2(a)等效電路白(b)繞組說(shuō)

2、明圖1.1步進(jìn)電機(jī)的控制等效電路勵(lì)磁方式選擇步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式主要分為全步勵(lì)磁和半步勵(lì)磁兩種，其中全步勵(lì)磁又有一相勵(lì)磁和二相勵(lì)磁之分：半步勵(lì)磁又稱(chēng)一-二相勵(lì)磁。一相勵(lì)磁在每一瞬間，步進(jìn)電機(jī)只有一個(gè)線(xiàn)圈導(dǎo)通。每送出一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)1.8°,這是三種勵(lì)磁方式中最簡(jiǎn)單的一種。其特點(diǎn)是：精確度好、消耗電力小，但輸出轉(zhuǎn)矩小，震動(dòng)較大。二相勵(lì)磁在每一瞬間，步進(jìn)電機(jī)有兩個(gè)線(xiàn)圈同時(shí)導(dǎo)通。每送一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)1.8°。其特點(diǎn)是：輸出轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小。一-二相勵(lì)磁為一相勵(lì)磁與二相勵(lì)磁交替導(dǎo)通的方式。每送一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)0.9。其特點(diǎn)是：分辨率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑。小結(jié)本次設(shè)

3、計(jì)中，步進(jìn)電機(jī)的工作任務(wù)是帶動(dòng)載物臺(tái)做精確的水平移動(dòng)，綜合考慮各種勵(lì)磁方式的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，最終選擇一-二相勵(lì)磁方式，勵(lì)磁順序見(jiàn)表1.1STEPA1A2B1B21100021100301004011050010600117000181001表1.1一-二相勵(lì)磁順序表勵(lì)磁順序說(shuō)明:1-2-3-4-5-6-7-8-1步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以選用專(zhuān)用的點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)模塊，如L298,FT5754等，這類(lèi)驅(qū)動(dòng)模塊接口簡(jiǎn)單，操作方便，它們既可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，也可驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。此外，還可以利用三極管搭建驅(qū)動(dòng)電路，不過(guò)這樣非常麻煩，可靠性也會(huì)降低。另外，還有一種方法就是用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器ULN2803，該芯片單片

4、最多可以一次驅(qū)動(dòng)八線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)然四線(xiàn)和六線(xiàn)也可驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)選用達(dá)林頓ULN2803驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)連接原理圖分析本實(shí)驗(yàn)采用的是六線(xiàn)制四相步進(jìn)電機(jī)（*），該電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接如圖所示，JP1為點(diǎn)擊六線(xiàn)接口，其中JP1的第3,4引腳連接在一起與電機(jī)的公共端相連，對(duì)應(yīng)圖1.1中黑白兩條線(xiàn)，JP1的第1引腳對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的A1,JP1的第2引腳對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的B1,JP1的第5引腳對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的A2,JP1的第6引腳對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的B2。這4調(diào)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)通過(guò)ULN2803后與單片機(jī)的P1.0P1.3引腳連接。原理如圖1.2所示12U2IN1OUT1IN2OUT2IN3OUT3IN4OUT4IN5

5、OUT5IN6OUT6IN7OUT7IN8OUT8GNDCM18f131641515146二9113才2VCC111,10JCON6工ULN28031U1P10一一»Vcc402，80c52P1.1P0.0/(AD0)3938373635343332313029282726252423222134567891011P1.2P0.1/(AD1)P1.3P0.2/(AD2)P1.4P0.3/(AD3)P1.5P0.4/(AD4)P1.6P0.5/(AD5)P1.7P0.6/(AD6)Rst/VqdP0.7/(AD7)RXD/P3.0TA/VppTXD/P3.1ALE1213INTI/P3

6、3P27/(A15)14151617181920T0/P3.4P2.6/(A14)T1/P3.5P2.5/(A13)WR/P3.6P2.4/(A12)RD/P3.7P2.3/(A11)XTAL2P2.2/(A10)XTAL1P2.1/(A9)VssP2.0/(A8)80C51_H圖1.2步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)連接原理圖1.5步進(jìn)電機(jī)控制程序流程圖圖1.3程序流程圖1.6電機(jī)控制模塊源代碼本節(jié)給出的代碼只是電機(jī)控制模塊子程序代碼。#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharbitflag=0;ucharnum=0,show_num=2,maichong

7、=4,table_begin=0;ucharcodetable1=0x01,0x02,0x04,0x08,0x08,0x04,0x02,0x01;/電機(jī)正反轉(zhuǎn)IO口德高低電平對(duì)應(yīng)表voiddispose。/速度選擇子程序switch(num)case0:maichong=5;break;maichong=4;break;maichong=3;break;maichong=2;break;If(flag=0)table_begin=0;/flag為0,正傳，從第一個(gè)碼開(kāi)始讀取elsetable_begin=4;/flag為1,反轉(zhuǎn)，從第五個(gè)碼開(kāi)始讀取voidqudong()/電機(jī)速度，和正反轉(zhuǎn)控制(轉(zhuǎn)