步進電機驅(qū)動資料(絕對牛)

1、題目：單片機控制步進電機系統(tǒng)摘要很多工業(yè)控制設(shè)備對位移和角度的控制精度要求較高，一般電機很難實現(xiàn)，而步進電機可精確實現(xiàn)所設(shè)定的角度和轉(zhuǎn)數(shù)。本設(shè)計主要是運用51單片機控制六線4相步進電機系統(tǒng)由單片機產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，控制步進電機以一定的轉(zhuǎn)速向某一方向產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動角度。同時能夠利用單片機實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)及速度控制，并能在數(shù)碼管上顯示出相應(yīng)的速度。本文中給出了該系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路，軟件設(shè)計，人機交互等。并對各個功能模塊進行了詳細的說明。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：單片機控制步進電機的一般原理。電機驅(qū)動及控制的實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)整體設(shè)計以及模塊劃分說明。原理圖。代碼。關(guān)鍵詞：單片機；步進電機；系統(tǒng)；驅(qū)動

2、AbstractManyIndustrialcontrolequipmenthaveahighlyrequirementindisplacementandanglewithcontrolaccuracy,themostmotorcan'tcarryout.butthestepmotorcancarryoutthedisplacementandanglethatyouenactmentedinaccuracy.ThisdesignmainlyusedSCMtocontrolstepmotorsystem.Thestepmotorisformedsixlinesandfourphasic.

3、ThroughSCMgeneratethedrivepulsesignal.Controlsteppermotorthroughacertainspeedinadirectiontogetacertaindegreeofrotationangle.Atthesametime,ItcanuseSCMtorealizationofthemotoris,reverseandspeedcontrol.andshowedthespeedinthedigitaltube.Inthispaper,giventhedesignofthesystemhardwarecircuit,softwaredesign,

4、human-computerinteractionandsoon.anditgiventhedetailsdescriptionofeachfunctionalmodule.themaincontentsincludethefollowing:(1) Thegeneralprinciplesofsignal_chipcontrollingstepmotor.(2) Therealizationofmotordrivingandcontrolling(3) Controlsystemoveralldesignanddescriptionmoduledivision(4) SchematicDia

5、gramCodeKeyWords:SCM;steppermotor;system;drive目錄引言41單片機控制步進電機的一般原理41.1 步進電機41.1.1 步進電機介紹41.1.2 步進電機分類51.1.3 技術(shù)指標(biāo)51.1.4 步進電機工作原理51.2 單片機72步進電機驅(qū)動實現(xiàn)8簡介8驅(qū)動選擇83系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1單片機控制電機9鍵盤9顯示部分10程序流程圖11總結(jié)12致謝13參考文獻13附錄13C代碼13引言目前，在工業(yè)控制生產(chǎn)以及儀器上應(yīng)用十分廣泛。通常都要對一些機械部件平移和轉(zhuǎn)動，對移動的位移和角度控制要求較高，一般的電機很難實現(xiàn)對位置和角度的精確控制，在一些智能化要求較高

6、的場合，用模擬芯片控制器及信號發(fā)生器來控制有一定局限性。而用單片機控制步進電機可以改善性能，步進電機能實現(xiàn)精確的角度和轉(zhuǎn)數(shù)，具有良好的步進特性，最適合數(shù)字控制。在工控設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機具有芯片體積小，兼容性強，低電壓地，低功耗等特點，使單片機成為驅(qū)動步進電機的最佳空盒子單元。所以單片機控制步進電機系統(tǒng)控制精度高，運行穩(wěn)定，得以廣泛運用。1單片機控制步進電機的一般原理步進電機步進電機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)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。

7、這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機、交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電機分類永磁式（PM）。一般為二相，轉(zhuǎn)矩和體積都很小，步距角一般為7.5或15。反應(yīng)式（VR）。一般為三相，實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步距角為1.5?；旌鲜剑℉B）。兼具永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點，分二相和五相，二相步距角為1.8°五相步距角為0.72

8、76;。技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)相數(shù)步距角拍數(shù)定位轉(zhuǎn)矩保持轉(zhuǎn)矩步進電機動態(tài)指標(biāo)步距角精度失調(diào)角最大空載啟動頻率最大空載運行頻率運行頻距特性電機共振點步進電機工作原理分析（步進電機展開圖）以反應(yīng)式步進電機為例，其典型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。這是一個四相步進電機，當(dāng)相控制繞組接通脈沖電流時，在磁拉力作用下使相的定、轉(zhuǎn)子對齊，相鄰的B相和D相的定、轉(zhuǎn)子小齒錯開。若換成B相通電，則磁拉力使B相定、轉(zhuǎn)子小齒對齊（轉(zhuǎn)過），而與B相相鄰的C相和A相的定、轉(zhuǎn)子小齒又錯開，即步進電機轉(zhuǎn)過一個步距角。若按A一B一C一D-A?規(guī)律循環(huán)順序通電，則步進電機按一定方向轉(zhuǎn)動。若改變通電順序為A一D一C一B-A,則電機反向轉(zhuǎn)動。這種控制

9、方式稱為四相單四拍。若按AB一BC一CD一DA一AB或A一AB一B一BC一C一CD一D-DA-A順序通電則稱為四相雙拍或四相單、雙八拍。無論采用哪種控制方式，在一個通電循環(huán)內(nèi)，步進電機的轉(zhuǎn)角恒為一個齒距角。所以，可以通過改步進電機通電循環(huán)次序來改變轉(zhuǎn)動方向，可以通過改變通電頻率來改變其角頻率。運用單片機的輸出功能，通過編程實現(xiàn)輸出四個信號分別給步進電機的四相A、B、C、D,并通過輸出時信號的循環(huán)次序，來設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)動方向及輸出信號的頻率以便設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)動頻率。圖1反應(yīng)式步進電機結(jié)構(gòu)圖實現(xiàn)原理采用單片機產(chǎn)生A、B、C、D的四相信號，當(dāng)采用單片機進行控制時，需要在單片機和步進電機中間設(shè)隔離

10、電路以使強弱電分離。由于步進電機的驅(qū)動電流相對較大，可增設(shè)放大電路來提供步進電機的工作電流。系統(tǒng)電路由五部分組成，即單片機、隔離、放大、電源及步進電機。單片機功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,256

11、字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。2步進電機驅(qū)動實現(xiàn)簡介步進電機在單單僅給予電壓時，電機是不會動作的，必須由脈沖產(chǎn)生器提供位置(脈波數(shù))、速度的脈沖信號指令，以及驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機運轉(zhuǎn)。所以欲使

12、步進電機動作的必要系統(tǒng)組成有：(1)脈沖產(chǎn)生器：給予角度(位置移動量卜動作速度及運轉(zhuǎn)方向之脈沖信號的電機驅(qū)動指令。(2)步進驅(qū)動器：依控制器所投入的脈沖信號指令，提供電流來驅(qū)動步進電機動作。(3)步進電機：提供轉(zhuǎn)矩動力輸出來帶動負載。所以步進電機系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器、位置傳感器，即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制。驅(qū)動選擇步進電機可以選用專用的電機驅(qū)動模塊，也可以自己構(gòu)建驅(qū)動電路。一般有以下幾種選擇：專用驅(qū)動模塊，如L298,FT5754等，這類驅(qū)動接口簡單，這類可以驅(qū)動步進電機，直流電機等。達林頓驅(qū)動器ULN2803,這個芯片可以一次驅(qū)動八線步進電機。自己構(gòu)建，通

13、過三極管，74als04,等系列元件構(gòu)成。但這樣系統(tǒng)可靠性會降低，會另外給系統(tǒng)帶來誤差。3系統(tǒng)硬件設(shè)計1單片機控制電機如圖3說明：這個部分為單片機控制步進電機部分，80s52單片機通過達林頓驅(qū)動器ULN2803來驅(qū)動步進電機，80S52的P1.0-P1.4發(fā)送控制信號給驅(qū)動器，然后驅(qū)動器的四根線把信號傳遞給電機，使電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等。電機部分接12V直流電源。鍵盤如圖4說明：本系統(tǒng)中采用了四個按鍵，分別與80S52的四個引腳相連，分別為LCDEN,RS,WR,RD;分別實現(xiàn)的功能是電機加速，減速，正反轉(zhuǎn)。鍵盤一旦按下則表示向單片機發(fā)送了有效信號，單片機就相應(yīng)的進行調(diào)節(jié)。對于鍵盤的鍵按下的時候分為

14、幾個步驟，當(dāng)鍵盤按下的時候，接通電路，鍵盤掃描檢測低電平，但檢測到低電平之后不能夠判斷鍵是否被按下，因為抖動可能引起這個變化，所有大概延時510ms之后再進行檢測。如果再次檢測到低電平之后說明鍵被按下。這個過程就是所說的消除抖動。顯示部分如圖5說明：對于顯示部分，因為這個系統(tǒng)只是顯示轉(zhuǎn)速，所以采用了LED共陽極數(shù)碼管。并且用了74HC573鎖存器，74HC573鎖存器輸出電流大，接口電路簡單。本系統(tǒng)采用了兩個74HC573鎖存器，分別為段選和位選。段選為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，位選為選中相應(yīng)的數(shù)碼管。程序流程圖總結(jié)通過本次的課程論文，讓我真實的感受到一個完整的系統(tǒng)設(shè)計過程。這次的的論文從開始的整體布

15、局，排版，到內(nèi)容中的系統(tǒng)設(shè)計直到最后完成。每個流程下來，都帶給了我很多的新東西，特別在設(shè)計完系統(tǒng)之后做硬件部分中，先是用protel99se畫圖，好多圖在庫中找不到，找不到就自己畫，然后封裝，封裝的時候還要用游標(biāo)卡紙對買來的元件進行精確的測量，然后才能在封裝的過程中保證精度。最后做完圖之后還要布線，布線完成后再發(fā)到廠家去做。事實上這個過程我用買好的空板做的，因為元件不多。所以就買了相應(yīng)的元件直接再PCB板上焊接好的。在焊接的過程中也會感受到很多東西，因為很多需要注意的。不過這個過程多多嘗試就會有進步的。焊接完后就是代碼調(diào)試階段。最后就完成了這個小型系統(tǒng)的設(shè)計。致謝在此，感謝我的老師以及周圍的同

16、學(xué)。本次的論文得益于同學(xué)們的幫助。最后還要感謝我的父母，是他們一直在背后支持著我。謹以此文獻給他們！參考文獻1張永楓，王靜霞，楊宏利.單片機應(yīng)用實訓(xùn)教程.西安電子科技大學(xué)出版社,2005.2郭天祥.51單片機C語言教程.電子工業(yè)出版社2008附錄C代碼單片機控制步進電機實現(xiàn)功能：定時器中斷：定時時間設(shè)置為30秒，首先給的初值每次中斷為5ms,經(jīng)過20次中斷為1秒，半分鐘三十秒則要中斷600次，所有到達六百次后就把計數(shù)n中的值讀取到數(shù)碼管中顯不'出來。鍵盤檢測：進行速度控制的時候按下相應(yīng)的鍵則會對應(yīng)的進行速度調(diào)節(jié)。數(shù)碼管顯示：驅(qū)動部分：#include<reg52.h>#de

17、fineucharunsignedcharsbitdula=P2A6;sbitwela=P2A7;sbitjia_key=P3A6;sbitjian_key=P3A7;sbitzf_key=P3A5;sbitstop_key=P3A4;bitflag=0;ucharnum1,n;ucharnum=0,show_num=2,maichong=4,table_begin=0;ucharcodetablel尸0x01,0x02,0x04,0x08,0x08,0x02,0x01;ucharcodetable尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x

18、6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/延時部分voiddelay(uchari)ucharj,k;for(j=i;j>0;j-)for(k=110;k>0;k-);/顯示部分voiddisplay()dula=0;P0=tableshow_num;dula=1;dula=0;wela=0;P0=0xfe;wela=1;wela=0;delay(5);P0=table0;dula=1;dula=0;P0=0xfd;wela=1;wela=0;delay(5);/鍵盤檢測部分voidkey()if(jia_key=0)delay(5);if(jia_key=0)(num+;if(num=4)num=3;while(jia_key=0)if(jian_key=0)(delay(5);if(jian_key=0)(if(num!=0)num-;elsenum=0;while(jian_key=0);)if(zf_key=0)(delay(5);if(zf_key=0)(flag=flag;while(zf_key=0);)if(stop_key=0)(delay(4