| 作者：liuzhong 發(fā)表時間：2008-12-14 21:35:45 |
用單片機控制步進電機
步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說：當步進驅(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（及步進角）。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時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。
一、步進電機常識
常見的步進電機分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB），永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。
二、永磁式步進電機的控制
下面以電子愛好者業(yè)余制作中常用的永磁式步進電機為例，來介紹如何用單片機控制步進電機。
圖1是35BY型永磁步進電機的外形圖，圖2是該電機的接線圖，從圖中可以看出，電機共有四組線圈，四組線圈的一個端點連在一起引出，這樣一共有5根引出線。要使用步進電機轉(zhuǎn)動，只要輪流給各引出端通電即可。將COM端標識為C，只要AC、C、BC、C，輪流加電就能驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將COM端接正電源，那么只要用開關(guān)元件（如三極管），將A、B、 輪流接地。
下表列出了該電機的一些典型參數(shù)：
表1 35BY48S03型步機電機參數(shù)型號 步距角 相數(shù) 電壓 電流 電阻 ****靜轉(zhuǎn)距 定位轉(zhuǎn)距 轉(zhuǎn)動慣量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5
有了這些參數(shù)，不難設(shè)計出控制電路，因其工作電壓為12V，****電流為0.26A，因此用一塊開路輸出達林頓驅(qū)動器（ULN2003）來作為驅(qū)動，通過P1.4~P1.7來控制各線圈的接通與切斷，電路如圖3所示。開機時，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)動步進電機運行，注意在切換之前將前一個輸出引腳變?yōu)楦唠娖�。如果要改變電機的轉(zhuǎn)動速度只要改變兩次接通之間的時間，而要改變電機的轉(zhuǎn)動方向，只要改變各線圈接通的順序。
圖1 35BY48S03型步進電機外形圖
圖2 35BY48S03型步進電機的接線圖
圖3 單片機控制35BY48S03型步進電機的電路原理圖
三、步進電機的驅(qū)動實例
要求：控制電路如圖3所示，開機后，電機不轉(zhuǎn)，按下啟動鍵，電機旋轉(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，電機停轉(zhuǎn)。速度值要求在數(shù)碼管上顯示出來。
1．要求分析
按上面的分析，改變轉(zhuǎn)速，只要改變P1.0~P1.3輪流變低電平的時間即可達到要求，這個時間不應(yīng)采用延時來實現(xiàn)，因為會影響到其他功能的實現(xiàn)。這里以定時的方式來實現(xiàn)。下面首先計算一下定時時間。
按要求，****轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，而上述步進電機的步距角為7.5，即每48個脈沖為1周，即在****轉(zhuǎn)速時，要求為1200脈沖/分，相當于50ms/脈沖。而在****轉(zhuǎn)速時，要求為100轉(zhuǎn)/分，即48000脈沖/分，相當于12.5ms/脈沖。可以列出下表
表1 步進電機轉(zhuǎn)速與定時器定時常數(shù)關(guān)系
速度 單步時間(us) TH1 TL1 實際定時（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
表中不僅計算出了TH1和TL1，而且還計算出了在這個定時常數(shù)下，真實的定時時間，可以根據(jù)這個計算值來估算真實速度與理論速度的誤差值。
表中TH1和TL1是根據(jù)定時時間算出來的定時初值，這里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格，程序就不難實現(xiàn)了，使用定時/計數(shù)器T1為定時器，定時時間到后切換輸出腳即可。
2．程序?qū)崿F(xiàn)
定義DSB－1A實驗板的S1為啟動鍵，S2為停止鍵，S3為加1鍵，S4為減1鍵，程序如下：
StartEnd bit 01H ;起動及停止標志
MinSpd EQU 25 ;起始轉(zhuǎn)動速度
MaxSpd EQU 100 ;****轉(zhuǎn)動速度
Speed DATA 23H ;流動速度計數(shù)
DjCount DATA 24H ;控制電機輸出的一個值，初始為11110 111
Hidden EQU 10H ;消隱碼
Counter DATA 57H ;顯示計數(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)動速度送入計數(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 ;鍵盤程序
JNB F0,m |
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