基于單片機的步進電機控制單片機課程設計(編輯修改稿)
2025-07-09 08:44 本頁面
【文章內容簡介】 動繼電器等負載。 當 輸入 5V TTL 電平 時 ，輸出可達 500mA/50V。 如果 ULN2021 的達林頓管輸入端輸入低電平使其截止，其驅動的元件是感性元件，則電流不能突變，此時會產生一 個高壓；如果沒有二極管，達林頓管會被擊穿，所以這個二極管主要起保護作用。 由于 ULN2021 是集電極開路輸出，為了讓這個二極管起到續(xù)流作用，必須將 COM 引腳（ pin9）接在負載的供電電源上，只有這樣才能夠形成續(xù)流回路。 單片機課程設計 7 五、 系統(tǒng)工作原理 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講：當步進驅動器 接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）?？梢酝ㄟ^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；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉 動的速度和加速度，從而達到調速的目的。 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。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動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖所示： （ a） （ b） （ c） 步進電機的工作方式時序圖 步進電機的驅動電路根據(jù)控制信號工作，控制信號由單片機產生 ,其基本原理作用如下 : (1)控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：四相步進電機的八拍工作方式，其各相通電順序為 A— AB— B— BC— C— CD— D— DA,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制 A,AB,B,BC,C,CD,D,DA 相的通斷。 (2)控制步進電機的轉向 單片機課程設計 8 如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。 (3)控制步進電機的速度 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就 轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。 步進電機根據(jù)單片機發(fā)出的脈沖序列來決定其工作方式為單四拍、雙四拍和八拍， 并能將脈沖信號轉換成角位移。根據(jù)步進電機接收到的脈沖序列的不同，決定其自身的通電相序。 單片機將立即數(shù)存放到相應的工作寄存器中，不同的延時子程序里，將不同的立即數(shù)存 放到相應的工作寄存器中，以實現(xiàn)不同長度的延時，進而控制電機運行速度，具體數(shù)據(jù)分配如下表： 工作寄存器 十進制立 即數(shù) 十六進制立即數(shù) R4 40 28H R5(低速 ) 250 FAH R5(中速 ) 120 78H R5(高速 ) 50 32H 鍵和顯示處理 鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。鍵盤實質是一組按鍵開關的集合。鍵盤所用開關為機械彈性開關，利用了機械觸點的合、斷作用。 一個電壓信號在機械觸點的斷開、閉合過程中，都會產生抖動，一般為5— 10ms；兩次抖動之間為穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，時間由按鍵動作所決定；第一次抖動前和第二次抖動后為斷開狀態(tài)。 系統(tǒng) 采用 4 個撥碼開關用來控制步進電機狀態(tài)轉換，分別是總開關、轉向控制、中速檔和高速檔，撥碼開關接通時，電源通過上拉電阻和開關到單片機 I/O口形成通路，給單片機送入一個高電平，高電平即為有效電平。 單片機課程設計 9 狀態(tài)指示采用 6 個發(fā)光二極管分別表示步進電機的啟動停止、正轉、反轉、低速運行、中速運行和高速運行狀態(tài)，發(fā)光二極管正極接電源，負極接單片機 I/O口，同時，每個發(fā)光二極管需要接限流電阻起保護作用。 為了確保單片機對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。消除按鍵抖動通常采用硬件、軟件兩種方法。由于硬件消抖電路設計復雜 ，本設計中沒有采用，在此不再詳細敘述；軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。其原理是在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時 10ms 的子程序后在確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。其原理圖如圖所示 : K E Y 1K E Y 2K E Y 3開始正 / 反轉轉速R31 0 kR41 0 kR51 0 k 鍵盤控制模塊原理圖 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)顯示數(shù)據(jù)與個項參數(shù)，方法簡單，容易控制，成本低。設計如下圖 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P25 P26 P27 AT89C51 Stc P24 IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 OUT 4 OUT 3 OUT 2 OUT
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