【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7%（25 攝氏度）3．減速比：1/644．步距叫： 度/645．驅(qū)動(dòng)方式：四項(xiàng)八拍6．牽入轉(zhuǎn)矩：大于 (工作頻率：100PPS)7．打滑扭力：8001300 8．溫升：小于 55K（5VDC 工作頻率：100PPS)9．噪音：小于 35DB（空載，100PPS,水平距馬達(dá) 10CM)10．絕對(duì)耐壓：600V AC/1 秒11．引線拉力強(qiáng)度：1Kgf/條圖 23 28YBJ48 型步進(jìn)電機(jī)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 STC80C52 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，在我國(guó)，近幾年單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用特別是在工業(yè)控制、智能儀表等方面。而其中 MCS51 系列單片機(jī)更是以抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、靈活性強(qiáng)等別的系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。即使非電子計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，通過(guò)學(xué)習(xí)一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以后也能依靠自己的技術(shù)力量，來(lái)開發(fā)所希望的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。故在本次設(shè)計(jì)中采用了其中的低功耗型 80C51 單片機(jī)。80C51 是 MCS51 系列單片機(jī)中 CHMOS 工藝的一個(gè)典型品種。其它廠商以 8051 為基核開發(fā)出的 CMOS 工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為 80C51 系列。當(dāng)前常用的 80C51 系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有： ? Intel 的：80C380C587C51，80C380C587C52 等； ? ATMEL 的：89C589C589C2051 等； ? Philips、華邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的許多產(chǎn)品 。 該系列單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài) 80C51 設(shè)計(jì)，由先進(jìn) CMOS 工藝制造，并帶有非易失性 Flash 程序存儲(chǔ)器 ，全部支持 12 時(shí)鐘和 6 時(shí)鐘操作，P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分別包含 128 字節(jié)和 256 字節(jié) RAM、32 條 I/O 口線、3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6 輸入 4 優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)、1 個(gè)串行 I/O 口、可用于多機(jī)通信 I/O 擴(kuò)展或全雙工 UART 以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)，可提供很寬的操作頻率范圍，頻率可降至 0 ?？蓪?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。由于設(shè)計(jì)是靜態(tài)的時(shí)鐘可停止而不會(huì)丟失用戶數(shù)據(jù)，運(yùn)行可從時(shí)鐘停止處恢復(fù)。 其主要結(jié)構(gòu)組成如下：1．中央處理器（CPU）2．內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部 RAM）3．內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部 ROM）4．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5．并行 I/O 口6．串行口7．時(shí)鐘電路8．中斷系統(tǒng)9．外接晶體引腳圖 41 80C51 單片機(jī)管腳圖外中斷控制并行口外時(shí)事件計(jì)數(shù)外時(shí)鐘源振蕩器和時(shí)序程序存儲(chǔ)器8KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B RAM/SFR216 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMP87P809N64KB 總線擴(kuò)展控制線可編程 I/O 可編程全雙工串行口串行通信圖 42 80C51 單片機(jī)工作系統(tǒng)圖單片機(jī)管腳如圖 41 所示，下面對(duì)其各個(gè)管腳進(jìn)行必要的說(shuō)明。P0、PPP3 口的電平與 CMOS 和 TTL 電平兼容。 P0 口的每一位口線可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在作為通用 I/O 口時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)電路是開漏方式，由集電極開路（OC 門）電路或漏極開路電路驅(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)，口線輸出不是開漏的，無(wú)須外接上拉電阻。 PPP3 口的每一位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。它們的輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有內(nèi)部上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路（OC 門）電路或漏極開路電路所驅(qū)動(dòng)，而無(wú)須外接上拉電阻。 當(dāng) CPU 不對(duì) P3 口進(jìn)行字節(jié)或位尋址時(shí)，內(nèi)部硬件自動(dòng)將口鎖存器的 Q 端置 1。這時(shí)，P3 口作為第二功能使用。 ：RXD（串行口輸入）； ：TXD（串行口輸出）； ：外部中斷 0 輸入； ：外部中斷 1 輸入； ：T0（定時(shí)器 0 的外部輸入）； ：T1（定時(shí)器 1 的外部輸出）； ：（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”選通控制輸出）； ：（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀”選通控制輸出）。 EA/VPP : 訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，當(dāng)其為低電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)其為高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部存儲(chǔ)器開始的，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。 ALE/PROG : 編程脈沖 PSEN : 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，在讀外部 ROM 時(shí) PSEN 是低電平有效，以實(shí)現(xiàn)對(duì) ROM 的讀操作。 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。 XTAL : 時(shí)鐘晶振輸入端。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)控制錄入程序方向設(shè)定電源驅(qū)動(dòng)電路及有關(guān)芯片M供電供電供電計(jì)算機(jī)單片機(jī)按鈕驅(qū)動(dòng)速度設(shè)定圖 43 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由圖 43 可知，本系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向和速度，以及變速變向的控制，并且將這些參數(shù)和控制程序通過(guò)數(shù)據(jù)串口燒錄到單片機(jī)中。按鈕和單片機(jī)的控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，輸入至步進(jìn)電機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)的速度和方向。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。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)原理為了方便闡述，本節(jié)按照步進(jìn)電機(jī)輸入信號(hào)要求，控制信號(hào)功率的放大，單片機(jī)控制信號(hào)的輸出和編程的順序分析其工作過(guò)程。 步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)橙 4黃 3粉 2 藍(lán) 1紅 5M 圖 44 28YBJ48 型步進(jìn)電機(jī)接線指示圖表 41 步進(jìn)電機(jī)輸入信號(hào)分布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