基于at89c51單片機的步進電機控制及驅(qū)動電路設計(專業(yè)版)

　　

【正文】 a=~a。 x=0。 bai=i%10。TH1=0xd8。case 0x48:key=14。case 0x42:key=6。0xf0。 P0=seg_0[ashi]。 delay(5)。 } else { z=0。char ge,shi,bai,qian,wan。電機正反轉(zhuǎn)、加減速測試：通過對步進電機正反轉(zhuǎn)的切換及加減速控制，觀察電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)及數(shù)碼管同步顯示，電機的正反轉(zhuǎn)、加減速運行狀態(tài)正常。整個程序采用C 語言編程，使程序簡單易讀，在整個過程中采用模塊化調(diào)試，可靠性好。圖10 控制模塊硬件電路圖脈沖信號由單片機產(chǎn)生，電機轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。電機是種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構。（3）顯示模塊：由于設計僅需同步顯示步進電機的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，方案一采用液晶顯示器，雖然顯示直觀，但能實現(xiàn)更多的顯示的特點不能很好的發(fā)揮，并且器件昂貴。（3）顯示模塊采用LED七段共陰數(shù)碼管進行動態(tài)顯示。AT89C51單片機系統(tǒng)控制器按鍵輸入電源電路驅(qū)動電路數(shù)碼管顯示預置數(shù)控制清零脈沖序列方向控制信號步進電機功率放大信號同步顯示圈數(shù)及轉(zhuǎn)速圖3 基于AT89C51單片機的步進電機控制及驅(qū)動系統(tǒng)圖（1）控制模塊采用AT89C51單片機作為系統(tǒng)控制的核心。（2）驅(qū)動模塊電路結構設計需要脈沖信號、信號分配、功率放大三部分組成。步進電機必須由雙環(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。基于AT89C51單片機的步進電機控制及驅(qū)動電路設計 引言國內(nèi)控制器的研究起步較晚，運動控制技術為一門多學科交叉的技術，是一個以自動控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎，包括許多不同學科的技術領域。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。控制模塊產(chǎn)生一個脈沖序列和方向控制信號，使用脈沖分配器將脈沖序列分解形成四相正反相序，然后經(jīng)功率放大驅(qū)動步進電機。利用單片機編程產(chǎn)生步進電機所需脈沖序列和方向控制信號。AT89C51單片機輸出的脈沖序列經(jīng)過上拉電阻驅(qū)動數(shù)碼管顯示。方案二：采用數(shù)碼管進行動態(tài)顯示，硬件電路簡單、編程簡便、顯示信息清晰、器件價格低廉。當步進電機接收到一個脈沖信號，它就按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)。信號分配實際上就是按照某一種控制方式（根據(jù)需要進行選定）所規(guī)定的順序發(fā)送脈沖序列，達到控制步進電機方向的目的。詳細的源程序見附錄。（4）脫機調(diào)試（5）接入單片機調(diào)試。 總結本系統(tǒng)主要研究了一種基于單片機的步進電機控制及驅(qū)動的電路設計。char age,ashi,abai,aqian,awan。 } } else if(z/4==x) {a=0。 P2=0XFB。 delay(5)。readkey=x_temp|y_temp。 break。break。TL1=0xef。 i=j/1000。 m=0。 } while(P3_6) //方向 { while(P3_6) 。 } while(P3_7) //開關 { while(P3_7) 。 awan=0。 i=j/100。ET0=0X01。break。break。y_temp=P1amp。 P2=0XFD。 //十位 P0=seg_0[shi]。 } P3=c。unsigned int t,key,x=0,y,z=0,m=0,n。數(shù)碼管所顯示的結果為可以信賴的結果。圖13 人機交互模塊硬件電路圖（5）步進電機部分，該設計中所用到的步進電機為四相六線步進電機，圖14 步進電機部分硬件電路圖 軟件設計綜合以上選取的方案。圖9 六位LED共陰數(shù)碼顯示管圖 步進電機控制及驅(qū)動系統(tǒng)電路設計實現(xiàn) 硬件設計根據(jù)之前確定方案及各元器件的功能原理步進電機控制及驅(qū)動系統(tǒng)的詳細電路設計如下：（1）控制模塊采用ATMEL公司的AT89C51單片機作為系統(tǒng)控制的核心。圖5 步進電機工作時序波形本設計中步進電機的參數(shù)：模組配備的步進電機為25BY2406電機，工作方式為雙極性四相。ULN2003芯片自身功耗小、 驅(qū)動能力強、可靠穩(wěn)定、體積小、 使用方便。ULN2003芯片自身功耗小、 驅(qū)動能力強、可靠穩(wěn)定、體積小、使用方便、價格不高、50V/。用相應的按鍵實現(xiàn)預置圈數(shù)設置和清零的功能。通過輸入模塊將參數(shù)輸入給FPGA，F(xiàn)PGA通過程序設計控制步進電機運動，但是由于本設計對數(shù)據(jù)處理的時間要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機、交流電機在常規(guī)下使用。如電機技術、電力電子技術、微電子技術、傳感器技術、控制理論和微計算機技術等，運動控制技術是這些技術的有機結合體。 設計方案設計要求：設計步進電機控制器硬件電路圖，并使用相應的軟件實現(xiàn)硬件和軟件的仿真、調(diào)試。使用多個功率放大器件驅(qū)動電機，通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。單片機算術運算功能強、軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。采用數(shù)碼管動態(tài)顯示方式，硬件電路簡單、編程簡便、顯示信息清晰、器件價格低廉，但占用單片機I/O口較多。(4)人機交互模塊：方案一采用4乘4矩陣鍵盤，查詢工作方式，程序復雜，軟件雖然較難但電路較簡單，價格較貴。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率實現(xiàn)步進電機的調(diào)速。根據(jù)要求，所設計的步進電機八拍通電順序為A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。圖15 系統(tǒng)程序流程圖3 電路調(diào)試以上為本作品的設計過程和結果的詳細介紹，但是，從本質(zhì)上來講，都是純理論的設計和分析。