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中國(guó)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用網(wǎng)：http://using.zgbjdj.com/

文章標(biāo)題：如何用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)？

回復(fù)文章

作者：liuzhong 發(fā)表時(shí)間：2008-12-14 21:35:45

用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說(shuō)：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（及步進(jìn)角）。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)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。
一、步進(jìn)電機(jī)常識(shí)
常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB），永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。
二、永磁式步進(jìn)電機(jī)的控制
下面以電子愛(ài)好者業(yè)余制作中常用的永磁式步進(jìn)電機(jī)為例，來(lái)介紹如何用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)。
圖1是35BY型永磁步進(jìn)電機(jī)的外形圖，圖2是該電機(jī)的接線圖，從圖中可以看出，電機(jī)共有四組線圈，四組線圈的一個(gè)端點(diǎn)連在一起引出，這樣一共有5根引出線。要使用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，只要輪流給各引出端通電即可。將COM端標(biāo)識(shí)為C，只要AC、C、BC、C，輪流加電就能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將COM端接正電源，那么只要用開(kāi)關(guān)元件（如三極管），將A、B、輪流接地。
下表列出了該電機(jī)的一些典型參數(shù)：
表1 35BY48S03型步機(jī)電機(jī)參數(shù)型號(hào) 步距角相數(shù) 電壓電流電阻 ****靜轉(zhuǎn)距定位轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)動(dòng)慣量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5
有了這些參數(shù)，不難設(shè)計(jì)出控制電路，因其工作電壓為12V，****電流為0.26A，因此用一塊開(kāi)路輸出達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器（ULN2003）來(lái)作為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)P1.4~P1.7來(lái)控制各線圈的接通與切斷，電路如圖3所示。開(kāi)機(jī)時(shí)，P1.4~P1.7均為高電平，依次將P1.4~P1.7切換為低電平即可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，注意在切換之前將前一個(gè)輸出引腳變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻淖冸姍C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度只要改變兩次接通之間的時(shí)間，而要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只要改變各線圈接通的順序。
圖1 35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)外形圖
圖2 35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)的接線圖
圖3 單片機(jī)控制35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)的電路原理圖
三、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)實(shí)例
要求：控制電路如圖3所示，開(kāi)機(jī)后，電機(jī)不轉(zhuǎn)，按下啟動(dòng)鍵，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，速度為25轉(zhuǎn)/分，按下加1鍵，速度增加，按下減1鍵，速度降低，****速度為100轉(zhuǎn)/分，****轉(zhuǎn)帶為25轉(zhuǎn)/分，按下停止鍵，電機(jī)停轉(zhuǎn)。速度值要求在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。
1．要求分析
按上面的分析，改變轉(zhuǎn)速，只要改變P1.0~P1.3輪流變低電平的時(shí)間即可達(dá)到要求，這個(gè)時(shí)間不應(yīng)采用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闀?huì)影響到其他功能的實(shí)現(xiàn)。這里以定時(shí)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面首先計(jì)算一下定時(shí)時(shí)間。
按要求，****轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，而上述步進(jìn)電機(jī)的步距角為7.5，即每48個(gè)脈沖為1周，即在****轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為1200脈沖/分，相當(dāng)于50ms/脈沖。而在****轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為100轉(zhuǎn)/分，即48000脈沖/分，相當(dāng)于12.5ms/脈沖。可以列出下表
表1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時(shí)器定時(shí)常數(shù)關(guān)系
速度單步時(shí)間(us) TH1 TL1 實(shí)際定時(shí)（us）
25 50000 76 0 49996.8
26 48077 82 236 48074.18
27 46296 89 86 46292.61
28 44643 95 73 44640.155
⋯ … … … …
100 12500 211 0 12499.2
表中不僅計(jì)算出了TH1和TL1，而且還計(jì)算出了在這個(gè)定時(shí)常數(shù)下，真實(shí)的定時(shí)時(shí)間，可以根據(jù)這個(gè)計(jì)算值來(lái)估算真實(shí)速度與理論速度的誤差值。
表中TH1和TL1是根據(jù)定時(shí)時(shí)間算出來(lái)的定時(shí)初值，這里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格，程序就不難實(shí)現(xiàn)了，使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1為定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到后切換輸出腳即可。
2．程序?qū)崿F(xiàn)
定義DSB－1A實(shí)驗(yàn)板的S1為啟動(dòng)鍵，S2為停止鍵，S3為加1鍵，S4為減1鍵，程序如下：
StartEnd bit 01H ;起動(dòng)及停止標(biāo)志
MinSpd EQU 25 ;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度
MaxSpd EQU 100 ;****轉(zhuǎn)動(dòng)速度
Speed DATA 23H ;流動(dòng)速度計(jì)數(shù)
DjCount DATA 24H ;控制電機(jī)輸出的一個(gè)值，初始為11110 111
Hidden EQU 10H ;消隱碼
Counter DATA 57H ;顯示計(jì)數(shù)器
DISPBUF DATA 58H ;顯示緩沖區(qū)
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
JMP DISP
ORG 001BH
JMP DJZD
ORG 30H
MAIN:
MOV SP,#5FH
MOV P1,#0FFH
MOV A,#Hidden
MOV DispBuf,A
MOV DispBuf+1,A
MOV DispBuf+2,A
MOV DjCount,#11110111B
MOV SPEED,#MinSpd;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度送入計(jì)數(shù)器
CLR StartEnd;停轉(zhuǎn)狀態(tài)
MOV TMOD,#00010001B ;
MOV TH0,#HIGH(65536-3000)
MOV TL0,#LOW(65536-3000)
MOV TH1,#0FFH;
MOV TL1,#0FFH
SETB TR0
SETB EA
SETB ET0
SETB ET1
LOOP: ACALL KEY ;鍵盤(pán)程序
JNB F0,m

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