基于單片機(jī)系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)stc單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)及c語(yǔ)言程序-wenkub

　

【正文】 步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開(kāi)發(fā)，研制的廠家卻非常少，連最基本的設(shè)備都沒(méi)有。為此，本文設(shè)計(jì)了一段步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度等級(jí)的調(diào)節(jié)，并用數(shù)碼管顯示。 隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。分別概括的介紹了單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)的各種驅(qū)動(dòng)方案；對(duì)一款四相步進(jìn)電機(jī)以及 80C52 單片機(jī)的功能參數(shù)和一種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)，以及選擇其原因進(jìn)行了必要的說(shuō)明；對(duì)基于 80C52 單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行了介紹；根據(jù) 80C52 單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的原理以及特點(diǎn)和參數(shù)選擇了其他元器件，結(jié)合驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020A，建立了相應(yīng)的電路圖；進(jìn)行了必要的電路分析說(shuō)明，并將這個(gè)電路圖制作成型，使其工作，實(shí)現(xiàn)加速減速等功能。 關(guān)鍵詞 ：步進(jìn)電機(jī)； AT89C52 單片機(jī)； ULN2020A 驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)作為一種控制用的特種電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、控制方便。 發(fā)展概況 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。僅僅處于一種盲目的仿制階段。 課題主要內(nèi)容 本課題將分析步進(jìn)電機(jī)的工作原理，并簡(jiǎn)單介紹其各種驅(qū)動(dòng)方式。 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)的基本原理、分類和選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如 86BYG250A 型電機(jī) 給出的值為 176。 )這個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。、三相的為 176。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。 3．當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 2．永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (PM)。它有時(shí)也稱 作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。而 0、 3 號(hào)齒和 A、 B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5 號(hào)齒就和 A、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控 制精度。7%（ 25176。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里對(duì)步進(jìn)電機(jī)各種驅(qū)動(dòng)接口進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 圖 32 單電壓功率驅(qū)動(dòng)接口及單步響應(yīng)曲線 雙電壓功率驅(qū)動(dòng)接口 雙電壓驅(qū)動(dòng)的功率接口如圖 33 所示。當(dāng) Uh 低電平， TH 關(guān)斷， DL正偏置，低電壓 UL 對(duì)繞組供電。高低壓驅(qū) 動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是，不論電機(jī)工作頻率如何，均利用高電壓 UH 供電來(lái)提高導(dǎo)通相繞組的電流前沿，而在前沿過(guò)后，用低電壓 UL 來(lái)維持繞組的電流。一般可取 13ms。圖35 是斬波恒流功率接口原理圖。此時(shí)電流將按指數(shù)曲線衰減，同樣電流采樣值將減小。這種功率接口的特點(diǎn)是：高頻響應(yīng)大大提高，接近恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，共振現(xiàn)象消除，但線路較復(fù)雜。由于 ULN2020A 具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)，而且集成有續(xù)流二極管等特點(diǎn)，以及其對(duì)單片機(jī)的專用性。 第 4 章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件組成及具體驅(qū)動(dòng)方案分析 關(guān)于 80C52 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)以其體積小、功能齊全、價(jià)格低廉、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式 — 空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結(jié)CPU，但 RAM 定時(shí)器、串口和中斷系統(tǒng)仍然工作；掉電模 式保存 RAM 的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器，導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。在作為通用 I/O 口時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)電是開(kāi)漏方式，由集電極開(kāi)路（ OC 門）電路或漏極開(kāi) 路電路驅(qū)動(dòng)時(shí)需外接上拉電阻；當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，口線輸出不是開(kāi)漏的，無(wú)須外接上拉電阻。這時(shí)， P3口作為第二功能使用。 RST/VPD：復(fù)位信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)延續(xù) 2 個(gè)周期以上的高電平有效，用以完成單片機(jī)復(fù)位初始化操作。電源和變壓整流電路為單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片的正常工作提供安全穩(wěn)定的直流高電平。為方便編程與描述，本文采用單片機(jī)的雙四拍運(yùn)行時(shí)序，則其通電線圈按照時(shí)序依次為：藍(lán)粉、粉黃、黃橙、橙藍(lán)。因此就必須在單片機(jī) I/O 接口下方接功率驅(qū)動(dòng)單元。 此時(shí)負(fù)載中有電流產(chǎn)生。使得步進(jìn)電機(jī)正常工作。如圖： 12 按鍵開(kāi)關(guān)部分 其中上面的開(kāi)關(guān)代表轉(zhuǎn)速等級(jí)增加一級(jí)，下面的開(kāi)關(guān)代表速度等級(jí)降一級(jí)，如圖： 驅(qū)動(dòng)芯片部分 輸入端分別連接 ， ， ， 管腳。在動(dòng)力方面，由于傳統(tǒng)電機(jī)為模擬電子范疇，并不能直接與以計(jì)算 機(jī)為代表的數(shù)字電子設(shè)備直接配合使用。而單片機(jī)作為一種簡(jiǎn)單可靠，且低功耗，性能穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)。 2．了解單片機(jī)的工作原理，掌握其基于 C 語(yǔ)言的編程方法，以及最小系統(tǒng)的組成。 由于小組成員能力有限，而且受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，本 設(shè)計(jì)還存在著電路較為簡(jiǎn)單，缺少獨(dú)立的供電電源等問(wèn)題和不足。//定義鎖存使能端口 段鎖存 sbit LATCH2=P2^3。 //存儲(chǔ)顯示值的全局變量 15 sbit A1=P1^0。 define Coil_AB1 {A1=1。}//AB 相通電，其他相斷電 define Coil_BC1 {A1=0。}//BC 相通電，其他相斷電 define Coil_CD1 {A1=0。}//CD 相通電，其他相斷電 define Coil_DA1 {A1=1。}//D 相通電，其他相斷電 define Coil_A1 {A1=1。}//A 相通電，其他相斷電 define Coil_B1 {A1=0。}//B 相通電，其他相斷電 define Coil_C1 {A1=0。}//C 相通電，其他相斷電 define Coil_D1 {A1=0。}//D 相通電，其他相斷電 define Coil_OFF {A1=0。}//全部斷電 unsigned char Speed。 } /* mS 延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無(wú)返回值 unsigned char 是定義無(wú)符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0~255 這里使用晶振 12M，精確延時(shí)使用匯編 */ void DelayMs(unsigned char t) { while(t) { //大致延時(shí) 1mS DelayUs2x(245)。 //調(diào)用定時(shí)器初始化函數(shù) EA=1。 //允許外部中斷 1 中斷 IT1=1。//則 58/10=5 58%10=8 Coil_OFF while(i) //正向 { Coil_A1 DelayMs(Speed)。D1=0。 Coil_C1 DelayMs(Speed)。 } } /* 外部中斷 0 程序 速度等級(jí)增加 */ void ISR_INT0(void) interrupt 0 { 17 if(!INT0)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下觸發(fā)中斷 { DelayMs(10)。 TempData[0]=DuanMa[Speed/10]。//等待按鍵釋放 { Speed。//分解顯示信息，如要顯示 58， TempData[1]=DuanMa[Speed%10]。 //清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 LATCH1=1。 //位鎖存 LATCH2=0。 i++。 //給定初值 //TL0=0x00。 //定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi) PT0=1。 } 19 參