用单片机控制步进电机.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流用单片机控制步进电机.精品文档.用单片机控制步进电机 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 一、步进电机常识 常见的步进电机分三种：永磁式（PM）,反应式（VR）和混合式（HB）,永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;反应式步进一般为三相,可实现大

2、转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。二、永磁式步进电机的控制 下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例,来介绍如何用单片机控制步进电机。 图1是35BY型永磁步进电机的外形图,图2是该电机的接线图,从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动,只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C,只要AC、 C、BC、 C,轮流加电就能

3、驱动步进电机运转,加电的方式可以有多种,如果将COM端接正电源,那么只要用开关元件（如三极管）,将A、 、B、 轮流接地。 下表列出了该电机的一些典型参数：表135BY48S03型步机电机参数型号 步距角 相数 电压 电流 电阻 最大静转距 定位转距 转动惯量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数,不难设计出控制电路,因其工作电压为12V,最大电流为0.26A,因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动,通过P1.4P1.7来控制各线圈的接通与切断,电路如图3所示。开机时,P1.4P1.7均为高电平,依次将P1.4P1.7切换为

4、低电平即可驱动步进电机运行,注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间,而要改变电机的转动方向,只要改变各线圈接通的顺序。图135BY48S03型步进电机外形图图235BY48S03型步进电机的接线图图3单片机控制35BY48S03型步进电机的电路原理图三、步进电机的驱动实例 要求：控制电路如图3所示,开机后,电机不转,按下启动键,电机旋转,速度为25转/分,按下加1键,速度增加,按下减1键,速度降低,最高速度为100转/分,最低转带为25转/分,按下停止键,电机停转。速度值要求在数码管上显示出来。1要求分析 按上面的分析,改变转速,只要改变P

5、1.0P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求,这个时间不应采用延时来实现,因为会影响到其他功能的实现。这里以定时的方式来实现。下面首先计算一下定时时间。按要求,最低转速为25转/分,而上述步进电机的步距角为7.5,即每48个脉冲为1周,即在最低转速时,要求为1200脉冲/分,相当于50ms/脉冲。而在最高转速时,要求为100转/分,即48000脉冲/分,相当于12.5ms/脉冲。可以列出下表表1步进电机转速与定时器定时常数关系速度 单步时间(us) TH1 TL1 实际定时（us）25 50000 76 0 49996.826 48077 82 236 48074.1827 46296 89

6、86 46292.6128 44643 95 73 44640.155 100 12500 211 0 12499.2 表中不仅计算出了TH1和TL1,而且还计算出了在这个定时常数下,真实的定时时间,可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。表中TH1和TL1是根据定时时间算出来的定时初值,这里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格,程序就不难实现了,使用定时/计数器T1为定时器,定时时间到后切换输出脚即可。2程序实现 定义DSB1A实验板的S1为启动键,S2为停止键,S3为加1键,S4为减1键,程序如下：StartEnd bit 01H ;起动及停止标志MinSpd EQU 2

7、5 ;起始转动速度MaxSpd EQU 100 ;最高转动速度Speed DATA 23H ;流动速度计数DjCount DATA 24H ;控制电机输出的一个值,初始为11110 111Hidden EQU 10H ;消隐码Counter DATA 57H ;显示计数器DISPBUF DATA 58H ;显示缓冲区 ORG 0000H AJMP MAINORG 000BHJMP DISPORG 001BHJMP DJZD ORG 30HMAIN: MOV SP,#5FH MOV P1,#0FFHMOV A,#HiddenMOV DispBuf,AMOV DispBuf+1,AMOV Disp

8、Buf+2,AMOV DjCount,#11110111B MOV SPEED,#MinSpd ;起始转动速度送入计数器 CLR StartEnd ;停转状态MOV TMOD,#00010001B ;MOV TH0,#HIGH(65536-3000)MOV TL0,#LOW(65536-3000)MOV TH1,#0FFH;MOV TL1,#0FFHSETB TR0SETB EASETB ET0SETB ET1LOOP: ACALL KEY ;键盘程序 JNB F0,m_NEXT1 ;无键继续 ACALL KEYPROC ;否则调用键盘处理程序m_NEXT1:MOV A,SpeedMOV B,

9、#10DIV ABMOV DispBuf+5,B ;最低位MOV B,#10DIV ABMOV DispBuf+4,BMOV DispBuf+3,AJB StartEnd,m_Next2CLR TR1 ;关闭电机JMP LOOPORL P1,#11110000Bm_Next2:SETB TR1 ;启动电机 AJMP LOOP ;主程序结束;-D10ms: ;-延时程序,键盘处理中调用KEYPROC: MOV A,B ;获取键值 JB ACC.2,StartStop ;分析键的代码,某位被按下,则该位为1 JB ACC.3,KeySty JB ACC.4,UpSpd JB ACC.5,DowSp

10、d AJMP KEY_RETStartStop: SETB StartEnd ;启动 AJMP KEY_RETKeySty: CLR StartEnd; ;停止 AJMP KEY_RETUpSpd: INC SPEED; MOV A,SPEED CJNE A,#MaxSpd,K1 ;到了最多的次数？ DEC SPEED ;是则减去1,保证下次仍为该值 K1: AJMP KEY_RETDowSpd: DEC SPEED MOV A,SPEED CJNE A,#MAXSPD,KEY_RET ;不等（未到最大值）,返回MOV SPEED,#MinSpd; KEY_RET: RETKEY: 获取键值的

11、程序 RETDjZd: ;定时器T1用于电机转速控制PUSH ACCPUSH PSWMOV A,SpeedSUBB A,#MinSpd ;减基准数MOV DPTR,#DjHMOVC A,A+DPTRMOV TH1,AMOV A,SpeedSUBB A,#MinSpdMOV DPTR,#DjLMOVC A,A+DPTRMOV TL1,A MOV A,DjCountCPL AORL P1,AMOV A,DjCountJNB ACC.7,d_Next1JMP d_Next2d_Next1:MOV DjCount,#11110111Bd_Next2:MOV A,DjCountRL AMOV DjCou

12、nt,A ;回存ANL P1,APOP PSWPOP ACCRETIDjH: DB 76,82,89,95,100,106,110,115,119,123,12DjL: DB 0,236,86,73,212,0,214,96,163,165DISP: ;显示程序POP PSWPOP ACCRETIBitTab: DB 7Fh,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBHDISPTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFHEND 3程序分析 本程序主要由键盘程序、显示器程序

13、、步进电机驱动程序三部份组成,主程序首先初始化各变量,将显示器的高3位消隐,步进电机驱动的各引脚均输出高电平,然后调用键盘程序,并作判断,如果有键按下,则调用键盘处理程序,否则直接转下一步。下一步是将当前的转速值转换为BCD码,送入显示缓冲区;接着判断StartEnd这个位变量,是“1”还是“0”,如果是“1”,则开启定时器T1,否则关闭定时器T1,为防止关闭时某一相线圈长期通电,因此,在关闭定时器T1时,将P1.0P1.3均置高。至此,主程序的工作即结束。这里为简便起见,这里没有做高位“0”消隐的工作,即如果速度为10转/分,则显示值“010”,读者可以自行加入相关的代码来处理这一工作。 步

14、进电机的驱动工作是在定时器T1的中断服务程序中实现的,由前述分析,每次的定时时间到达以后,需要将P1.0P1.3依次接通,程度中用了一个变量DjCntr来实现这一功能,在主程序初始化时,该变量被赋予初值11110111B,进入到定时中断以后,将该变量取出送ACC累加器,并在累加器中进行左移,这样,该数值就变为1110 1111,然后将该数与P1相“与”,此时,P1.4即输出低电平,第二次进入中断时,先将该数取反,成为 00010000,然后将该数与P1相“或”,这样,P1.4即输出高电平,关断了相应的线圈,然后将该数重新取出,并作左移,即1110,1111右移成为11011111,将该数与P1

15、相“与”,这样P1.5即输出低电平,依次类推,P1.7P1.4即循环输出低电平。当这一数据变为0111 1111后,需要作适当的改动,将数据重新变回11110111,进行第二次循环,相关代码,请读者自行分析。 定时时间又是如何确定的呢？这里用的是查表的方法,首先用Excel计算得出在每一种转速下的TH值和TL值,然后,分别放入DjH和DjL表中,在进入T1中断程序之后,将速度值变量Speed送入累加器ACC,然后减去基数25,使其基数从0开始计数,然后分别查表,送入TH1和TL1,实现重置定时初值的目的。看完这一部份内容以后,请读者自行完成以下工作：1 更改程序,将S1定义为“启动/停止”,而S2定义为“方向”,按下S2,切换电机旋转方向。2 更改程序,要求转速从1到100。3 更改程序,实现首位无效零消隐。