基于avr單片機的步進電機運動控制系統設計
陸廣平，張美琪，沈加慶
（鹽城工學院電氣工程學院，鹽城224051）
摘要：采用avr單片機mega48作為主控制心片，設計一種通用的三相步進電機運動控制系統。運動控制模式的轉動方向、轉動速率和轉矩數通過鍵盤輸入；運用中斷方式可實時改變步進電機的運動控制模式。實踐表明，該系統運行簡單方便，可靠性高。
關鍵詞：單片機；步進電機；運動控制；軟件設計；硬件設計
中豳分類號：tm383. 6 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)03-0092-03
0引 言
步進電機具有控制簡便、定位準確等特點。與交流伺服電機及直流伺服電機相比，其突出優點是價格低廉。只要控制輸入電脈沖的頻率和時間以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉速、轉角及轉向。鑒于傳統的脈沖系統移植性不好，可由單片機控制代替脈沖發生器釉脈沖分配器，用軟件的方法產生控制脈沖，通過軟件編程可以任意設定步進電機的轉速和步數并控制電機的運行狀態。這樣可以簡化控制電路，降低生產成本，
提高系統的運行效率和靈活性。
1系統硬件設計
1.1系統功能分析
基于mega48單片機的三相步進電機運動控制系統功能要求是：①起動／停止，加速／減速，正轉／反轉；②通過鍵盤設置步進電機的運行步數和
每運行一步的時間；③顯示步進電機轉向和轉速。
因此，系統結構如圖1所示。
1.2系統設計
1)單片機小系統設計
本設計選用avr單片機mega 48作為主控芯片。它集成度高，內含8 mhz的rc振蕩電路，上電自動復位。
主控模塊只需為單片機的電源提供整流濾波，和連接usbisp下載接口的連線及復位按鍵的連接，具體連接圖如圖2所示。
主控模塊說明：①圖中c，為o.l yf的瓷斤電容，起抑制高頻噪聲、防振、改善輸出瞬態響應的作用；c2為10 vf/16 v的電解電容，起濾除紋波保證直流輸出的作用；②連續跳針jl與單片機i/o間直接相連，對單片機的正常工作無影響，下基于avr單片機的步進電機運動控制系統設計陸廣平，等載程序后，對單片機工作亦無任何影響。
2)輸入、顯示模塊
輸入模塊是由16(4 x4)個按鍵組成的矩陣鍵盤。該模塊的主要功能為：①通過o~9十個數字鍵輸入預設定的步數(o—999)和轉速(0~254)；②通過其余6個功能鍵，改變步進電機運行的狀態。
輸出模塊是四位共陽極的數碼管組成。顯示驅動由4個pnp的三極管9012組成，在其發射極外加+5 v電源。另外為保護單片機的端口，在數碼管的八位段選信號上要加470 n的限流電阻，四位位選信號線上加2 k0,的限流電阻。
3)電機驅動模塊設計
由于是小功率三相步進電機，本設計采用3個pnp的三極管9012。并在步進電機a、b、c的三相脈沖信號輸入線上添加紅黃綠3個發光二極管作指示燈，以保證步進電機的正確運行。原理如圖3所示。
4)電源模塊設計
由于本設計采用的是反應式步進電機，所以需要在電源部分提供直流12 v的電壓，因此需要加入他穩壓管7812，并且需要在整流二極管輸出處加容值較大電解電容（>470 μf）。為可靠穩定起見，這里選用1000μf的電解電容。
2系統軟件設計
在硬件屯路設計好后，通過編程控制步進電機實現不同運行功能。整個系統軟件分為：按鍵掃描獲取模塊、顯示模塊、步進電機起動運行模塊和精確運行模塊[24 |
