【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表分配順序連線序號(hào) 導(dǎo)線顏色1 2 3 45 紅 + + + +4 橙 + + 3 黃 + +2 粉 + +1 藍(lán) + + 如圖 44 所示，28YBJ48 型步進(jìn)電機(jī)接內(nèi)部共有四相線圈，其中 Vcc 端共接在一起，為紅線。四相線圈的控制信號(hào)輸入端按順序依次為藍(lán)、粉、黃、橙。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)。其輸入信號(hào)分布如表 41 所示。以此時(shí)序，按照一定的頻率，步進(jìn)電機(jī)就可穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制信號(hào)功率的放大單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，這是由于單片機(jī) I/O 接口輸出功率很小，輸出信號(hào)不穩(wěn)定。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。按照前文所述，本文選擇具有信號(hào)放大，信號(hào)反相功能的 ULN2022A 驅(qū)動(dòng)芯片。圖 45 ULN2022 電路圖（含負(fù)載）由圖 45 所示，ULN2022A 本質(zhì)為達(dá)林頓管，其中 Q1，Q2，R2，R3 本質(zhì)為以放大倍12數(shù)被加大的三極管。因此，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這時(shí)負(fù)載左端，即芯片的信號(hào)輸出端為低電平，因此 ULN2022A 為反相輸出。此時(shí)負(fù)載中有電流產(chǎn)生。在本文中，負(fù)載即為步進(jìn)電機(jī)的某一相線圈，所以當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，與之相連的步進(jìn)電機(jī)線圈中有電流產(chǎn)生；當(dāng)輸入信號(hào)為低平時(shí)，負(fù)載左端即信號(hào)輸出端為高電平，負(fù)載中無電流產(chǎn)生，即與之相連的步進(jìn)電機(jī)線圈不工作。又因?yàn)檫_(dá)林頓管放大倍數(shù)為兩個(gè)三極管放大倍數(shù)之積，達(dá)到比較可觀的功率放大作用。綜上，將單片機(jī)四個(gè) I/O 接口連接至 ULN2022A 輸入接口，就將控制步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)放大反相。使得步進(jìn)電機(jī)正常工作。 單片機(jī)控制信號(hào)的輸出和編程考慮到步進(jìn)電機(jī)正常工作所需要的時(shí)序分布以及 ULN2022A 的反相所用，單片機(jī)的輸出信號(hào)以及相應(yīng)的輸出端口如表 42 所示。為了實(shí)際電路中連線方便，信號(hào)輸出端口為 ，， 口。表 42 單片機(jī)輸出信號(hào)分布表分配順序輸出接口對(duì)應(yīng)導(dǎo)線顏色 一 二 三 四 橙 0 0 1 1 黃 0 1 1 0 粉 1 1 0 0 藍(lán) 1 0 0 1對(duì)應(yīng) 16 進(jìn)制數(shù) 0xF3 0xF6 0xFc 0xF913根據(jù)以上輸出信號(hào)的描述，指定其系統(tǒng)流程圖為上電斷電反向減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)FR 按鍵是否按下開始slow 按鍵是否按下fast 按鍵是否按下結(jié)束加速圖 46 驅(qū)動(dòng)程序流程圖根據(jù)以上輸出信號(hào)的描述以及過程流程圖 46，相應(yīng)的單片機(jī) C 語(yǔ)言編寫為：includesbit FR=P1^0。 /*定義端口 對(duì)應(yīng)著步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制按鈕*/sbit slow=P1^1。 /*定義端口 對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)減速控制按鈕*/sbit fast=P1^2。 /*定義端口 P1。2 對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)加速控制按鈕*/int p。 /*定義 p 為延時(shí)常數(shù)*/void delay(int t) /*定義延時(shí)函數(shù) delay*/{ int k。 int i。 for(i=0。it。i++) for(k=0。k10。k++)。}14void main()/*主函數(shù)*/{ P0=0x00。 /*初始化 P0*/ FR=1。 /*初始化轉(zhuǎn)向?yàn)檎?/ p=50。 /*初始化延時(shí)常數(shù) P*/ while(1) /*進(jìn)入旋轉(zhuǎn)信號(hào)輸出循環(huán)*/{ if(FR==1) /*正向旋轉(zhuǎn)*/ { P2=0xF3。 delay(p)。 P2=0xF6。 delay(p)。 P2=0xFc。 delay(p)。 P2=0xF9。 delay(p)。 if(slow==0) /*按下按鈕 slow 電機(jī)減速*/ {delay(1000)。 /*減速按鍵防抖*/ if(slow==0) p=p+5。 } if(fast==0) /*按下按鈕 fast 電機(jī)加速*/ {delay(1000)。 /*減速按鍵防抖*/ if(fast==0) p=p5。 if(p=0) /*限制 p 為正整數(shù)*/ p=5。} }else/*當(dāng)長(zhǎng)按下按鈕 FR 時(shí)步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)*/15 { P2=0xF3。 delay(p)。 P2=0xF9。 delay(p)。 P2=0xFc。 delay(p)。 P2=0xF6。 delay(p)。 }}}程序說明：當(dāng)系統(tǒng)上電以后，單片機(jī)開始工作，輸出控制信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)則按照預(yù)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)長(zhǎng)按下按鍵 FR 后電機(jī)反相轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)按下按鍵 slow 后步進(jìn)電機(jī)減速轉(zhuǎn)動(dòng)。按下按鍵 fast 后步進(jìn)電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總電路電路及說明按照以上思路，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最終的驅(qū)動(dòng)過程如下：電路上電后，單片機(jī)開始運(yùn)行，運(yùn)行已經(jīng)燒錄至單片機(jī)內(nèi)的程序。由于程序中已經(jīng)安排好控制信號(hào)的輸出方式，單片機(jī)就按照此方式將控制信號(hào)輸出至 ULN2022A?？刂菩盘?hào)經(jīng)過 ULN2022A 芯片的信號(hào)反相，功率放大后，自 ULN2022A 芯片的輸出接口輸出至步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)收到控制信號(hào)后開始工作。過程中，按鍵開關(guān)開關(guān)實(shí)時(shí)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，控制進(jìn)行控制。長(zhǎng)按 FR 開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；松開 FR 開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。按下 slow 開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)減速；按下 fast 開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)減速。以下圖 47 為實(shí)現(xiàn)以上功能所需要的電路原理圖，及電路原理圖各個(gè)元件在電路中的具體功能作用，如表 43。并且按照電路圖連接出了實(shí)際電路。如圖 4816圖 47 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路原理圖表 43 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路原理圖電路元件作用說明名稱 參數(shù) 作用電阻 R1 10K 提供復(fù)位電平電阻 R2,R3,R4 10K 限流極性電容 10uF 提供復(fù)位電流按鍵開關(guān) FR 控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)按鍵開關(guān) slow 控制電機(jī)減速按鍵開關(guān) fast 控制電機(jī)加速電容 C1，C2 30pF 提高晶振的穩(wěn)定性能和抗干擾能力電容 C1，C2 30pF 提高晶振的穩(wěn)定性能和抗干擾能力晶振 12MHz 為單片機(jī)提供工作頻率電阻 R5，R6，R7，R8 10K 上拉電阻單片機(jī) 80C51 輸出控制信號(hào)，接收控制信號(hào)電阻 R9，R10，R11，R12 分壓保護(hù)步進(jìn)電機(jī)芯片 ULN2022A 為步進(jìn)電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)17圖 48 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際電路1. 單片機(jī)最小系統(tǒng)：如圖 49 所示，單片機(jī)最小系統(tǒng)位單片機(jī)可以正常工作的最少元件組成的系統(tǒng)。Reset 管腳接復(fù)位電路，高電平復(fù)位。工作過程是，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)極性電容充電，Reset 管腳為高電平。過后，電容充電完畢。Reset 管腳恢復(fù)低電平，停止復(fù)位。XTAL1 與 XTAL2 管腳接晶振。EA 管腳加高電平，表示單片機(jī)尋址地址為內(nèi)置儲(chǔ)存器。圖 49 單片機(jī)最小系統(tǒng)接 Vcc接 Gnd80C51步進(jìn)電機(jī)ULN2022A12MHz 晶振復(fù)位電路復(fù)位開關(guān)182. 按鍵開關(guān)部分：如圖 47 及圖 410 所示，三條開關(guān)線路分別與單片機(jī)， 管腳相連。使得三個(gè)管腳常態(tài)為高電平，當(dāng)按鍵開關(guān)按下時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到這三個(gè)管腳電平為低電平。根據(jù)程序，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行控制。圖 410 按鍵開關(guān)部分3. 驅(qū)動(dòng)芯片部分：如圖 411 及圖 47 所示，輸入端分別連接，， 管腳。輸出分別連接步進(jìn)電機(jī)藍(lán)，粉，黃，橙導(dǎo)線。由于負(fù)載過大，此處必須加上 5 個(gè)阻值為 10K 的上拉電阻。圖 411 驅(qū)動(dòng)芯片部分19第 5 章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件的焊接與調(diào)試由于實(shí)際電路的制作是一個(gè)復(fù)雜動(dòng)手的過程，對(duì)于本人專業(yè)來講相對(duì)較為陌生，按照理論電路圖焊接出來的電路也許會(huì)在很不起眼的地方出現(xiàn)各種小錯(cuò)誤而導(dǎo)致整個(gè)電路不能正常工作。在電路的焊接過程中要注意的地方有很多，必須嚴(yán)格按照焊接的程序，以防止最后返工時(shí)錯(cuò)誤過多而浪費(fèi)時(shí)間和精力。但是，無論多么小心的焊接電路，一次成功幾乎是不可能的，在連接好電路為了防止元件燒壞，以及排除其他可以排除的錯(cuò)誤，不得不對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，以判斷錯(cuò)誤的位置。 電路的焊接本電路的焊接采用錫焊。采用錫鉛焊料進(jìn)行焊接的稱為錫鉛焊，簡(jiǎn)稱錫焊，其機(jī)理是：在錫焊的過程中將焊料、焊件與銅箔在焊接熱的作用下，焊件與銅箔不熔化，焊料熔化并濕潤(rùn)焊接面，依靠焊件、銅箔兩者問原子分子的移動(dòng)，從而引起金屬之間的擴(kuò)散形成在銅箔與焊件之間的金屬合金層，并使銅箔與焊件連接在一起，就得到牢固可靠的焊接點(diǎn)。焊接時(shí)，要保證每個(gè)焊點(diǎn)焊接牢固、接觸良好。要保證焊接質(zhì)量。好的焊點(diǎn)應(yīng)是錫點(diǎn)光亮，圓滑而無毛刺，錫量適中。錫和被焊物融合牢固。不應(yīng)有虛焊和假焊。虛焊是焊點(diǎn)處只有少量錫焊住，造成接觸不良，時(shí)通時(shí)斷。假焊是指表面上好像焊住了，但實(shí)際上并沒有焊上，有時(shí)用手一撥，元件就從焊點(diǎn)中拔出。這兩種情況將給電子制作的調(diào)試和檢修帶來極大的困難。焊接電路板時(shí)，一定要控制好時(shí)間。太長(zhǎng)，電路板將被燒焦，或造成銅箔脫落。從電路板上拆卸元件是，可將電烙鐵頭貼在焊點(diǎn)上，待焊點(diǎn)上的錫熔化后，將元件拔出。對(duì)焊點(diǎn)的基本要求1．焊點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證被焊件在受振動(dòng)或沖擊時(shí)不致脫落、松動(dòng)。不能用過多焊料堆積，這樣容易造成虛焊、焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的短路。2．焊接可靠，具有良好導(dǎo)電性，必須防止虛焊。虛焊是指焊料與被焊件表面沒有形成合金結(jié)構(gòu)，只是簡(jiǎn)單地依附在被焊金屬表面上。3．焊點(diǎn)表面要光滑、清潔，焊點(diǎn)表面應(yīng)有良好光澤，不應(yīng)有毛刺、空隙，無污垢，尤其是焊劑的有害殘留物質(zhì)，要選擇合適的焊料與焊劑。20 電路的檢查與調(diào)試由于初學(xué)單片機(jī)等相關(guān)內(nèi)容，而且在平時(shí)學(xué)習(xí)中有關(guān)電路連接的練習(xí)與實(shí)習(xí)較少，在實(shí)際操作中會(huì)有各種錯(cuò)誤和失誤出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。因此，在系統(tǒng)上電前和系統(tǒng)不能正常工作的時(shí)候，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。調(diào)試步驟如下：上電前使用萬(wàn)用表檢查：1. 按照原理圖檢查線路是否存在短路，短路。2. 按照原理圖檢查極性電容等記性元件的正負(fù)極是否反接。3. 按照原理圖檢查按鍵開關(guān)是否有錯(cuò)誤。如果上電前排除錯(cuò)誤，上電后系統(tǒng)仍然不能正常工作，則測(cè)試單片機(jī)和 ULN2022A是否能正常工作。將如下程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)：includesbit a3=P1^3。sbit a4=P1^4。sbit