【文章內容簡介】 器給驅動器發(fā)出脈沖信號時 ,驅動器經過環(huán)形分配器和功率放大后 ,電機繞組通電的順序為BBAABBAA ??? ,其 4個狀態(tài)按順序周而復始進行變化 ,電機轉動 。 若通電時序就變?yōu)?AABBAABB ??? 時 ,電機就逆向轉動。步進電機運轉時 ,當達林頓管 Q1和 Q4導通時 ,線圈中電流方向為 A→ A 。當 達 林頓管 Q2和 Q3導通時 ,線圈中電流方向為 A → A?？梢?,步進電 機線圈中的電流方向在運轉過程中是不斷改變的。 圖 43 二相步進電機原理圖 圖 44 雙極性驅動電路 任務要求需要對二相步進電機進行四拍，八拍的控制。其兩者的區(qū)別在于通電時序的不一樣，四拍的通電方式為： BBAABBAA ??? ，而八拍需要在此 基礎上進行細分，二相步進電機控制系統(tǒng)的設計 (采用雙極性控制 ) 9 其通電方式為： A A A A B B B B B B A A? ? ? ABABBBBBAAA ???? 。 由對應的通電方式，在結合圖 44，便可以得到對應的單片機管腳 ， ， ， 情 況，繪制出步進電機的四拍，八拍控制方式表格。如下 表 41和表 42所示： 表 41 步進電機四拍控制通電方式 時序 單片機管腳位 通電的線圈 對應二進制數 轉換 16進制數 1 0 0 1 0 A 0010 02H 2 1 0 0 0 B 1000 08H 3 0 0 0 1 A 0001 01H 4 0 1 0 0 B 0100 04H 表 42 步進電機八 拍控制通電方式 時 序 單片機管腳位 通電的線圈 對應二進制數 轉換 16進制數 1 0 0 1 0 A 0010 02H 2 1 0 1 0 AABB 1010 0AH 3 1 0 0 0 B 1000 08H 4 1 0 0 1 AABB 1001 09H 5 0 0 0 1 A 0001 01H 6 0 1 0 1 BBAA 0101 05H 7 0 1 0 0 B 0100 04H 8 0 1 1 0 ABAB 0110 06H 由上述所得表格，便可以通過控制單片機 I/O口輸出高低電平變化來實現步進電機的四拍，八拍運轉。 在編寫程序時，設置好控制字， 在 I/O口 做循環(huán)輸出，便實現了單片機對步進電機的控制。 由于單片機單獨帶 負載能力較差，步進電機與單片機之間需要接入步進電機的驅動電路 L298。 L298 驅動電路設計 由課題任務要求可知，二相步進電機需 采用雙極性（ H橋）控制 ，故考慮使用芯片 L298二相步進電機控制系統(tǒng)的設計 (采用雙極性控制 ) 10 來驅動步進電機。 L298N為雙全橋步進電機專用驅動芯片 ， 內部包含 4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動 2個二相或 1個四相步進電機，內含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準 TTL邏輯準位信號，可驅動 46V、2A以下的 步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO端口來提供模擬時序信號 。在接入步進電機時， OUTl， OUT2 ， OUT3， OUT4接二相步進電機的 A ,A ,B ,B ，二相步進電機的對應管腳以圖 45為準， IN1~IN4接單片機的 I/O口，用來控制單片機的正反轉以及四拍，八拍通電方式。 芯片的內部結構如下圖 45所示： 圖 45 L298內部結構 圖 由圖 45可以看出， L298內部集成有 2個 H橋路，對應的輸入接口為： IN1位 ， IN2為， IN3為 ， IN4為 。對應的輸出接口為： OUT1接 A ， OUT2接 A ， OUT3接 B ， OUT4接 B 。 PROTUS仿真圖為： 圖 46 驅動電路 PROTUS仿真圖 二相步進電機控制系統(tǒng)的設計 (采用雙極性控制 ) 11 四 位 LED 數碼管顯示設計 任務要求需采用 4 位 LED 數碼管 顯示工作步數，通過查閱相關資料，在仿真 時 采用型號 7SEGMPX4CC 共陰極數碼管顯示。其 PROTUS 仿真圖如下所示： 圖 47 數碼管顯示仿真圖 單片機的 P0口接數碼管輸入管腳 ABCDEFG以及 DP（可以不用）， P3口接 4位數碼管的片選端口 1234， 7段數碼管對應的顯示數值與輸入信號的關系可以由下表得到。 表 43 七段數碼管顯示功能表 單片機管腳輸入 顯示 十六進制 A B C D E F G 1 1 1 1 1 1 0 O 3FH 0 1 1 0 0 0 0 1 06H 1 1 0 1 1 0 1 2 5BH 1 1 1 1 0 0 1 3 4FH 0 1 1 0 0 1 1 4 66H 1 0 1 1 0 1 1 5 6DH 0 0 1 1 1 1 1 6 7DH 1 1 1 0 0 0 0 7 07H 1 1 1 1 1 1 1 8 7FH 1 1 1 1 0 1 1 9 6FH 由上表可以得到顯示數字與單片機管腳輸入信號的對應關系。只需要控制單片機的 P0口 輸出信號即可顯示數字，在程序設計中，定義 7段顯示數組為 uchar seg[]={0x3f， 0x06， 0x5b， 0x4f， 0x66， 0x6d， 0x7d， 0x07， 0x7f， 0x6f}； 即可 使 數碼管顯示數字。 二相步進電機控制系統(tǒng)的設計 (采用雙極性控制 ) 12 5 軟件設計說明 總體流程分析 與設計 軟件模塊的分析需要根據硬件電路的設計來進行，基于上述硬件電路的分析設計，對整個程序流程需要有個整體的思考與判斷。 由硬件電路的設計可以看出，程序需要實現以下幾個功能：通過開關實現電機的啟用與停止，正轉與反轉， 加減速， 以及四拍、 八拍的運行方式；由 4位 LED數碼管實 現步進步數的顯示； 3個發(fā)光二極管顯示電機的 運行 狀態(tài)。程序設計的總體思想是單片機通過判斷按鍵輸入電平變化從而選擇正反轉 ，加減速， 以及四八拍的工作方式。主程序流程圖如圖 51所示。 開始設備初始化K2 按下？掃描鍵盤，設置運行模式按下 K2 ，啟動電機顯示步數切換至四拍運轉切換至八拍運轉YY切換至加速運轉 切換至減速運轉YYNN模式轉換四拍 / 八拍？速度轉換加速 / 減速？K2 彈起？YYNN 圖 51 主程序流程圖 二相步進電機控制系統(tǒng)的設計 (采用雙極性控制 ) 13 設置電機轉動模式 流程 分析與 設計 由 硬件電路可知，電機的轉動由開關 K1~K5來控制， K1為單刀雙擲開關，用于 工作模式四八拍的選擇，低電平有效； K2為單刀單擲開關，用于啟動和停止的選擇，開關閉合表示啟動，此時為低電平，相反開關斷開表示停止，此時為高電平； K3為單刀單擲開關，用于電機正反轉的選擇，開關 閉合時表示電機正傳，此時為低電平，相反開關斷開表示電機反轉，此時為高電平； K4為單刀單擲開關，用于電機加速 的選擇， 開關閉合表示電機加速，此時為低電平； K5為單刀單擲開關，用于電機減速的選擇，開關閉合表示電機減速，此時為低電平。 我們通過 80C51讀入這六 位控制字，存放在變量 temp中 。 對應 temp值如下表所示。 表 51 控制字及與轉動方式對應表 K1 K2 K3 K4 K5 temp 轉動方式 0 1 0 1 0 1 54H 正向四拍 加速 1 0 0 1 0 1 94H 正向八拍 加速 0 1 0 0 0 1 44H 反向四拍 加速 1 0 0 0 0 1 84H 反向八拍 加速 0 1 0 1 1 0 58H 正向四拍 減速 1 0 0 1 1 0 98H 正向八 拍 減速 0 1 0 0 1 0 48H 反向四拍減速 1 0 0 0 1 0 88H 反向八拍減速 0 1 0 1 1 1 5CH 正向四拍 常速 1 0 0 1 1 1 9CH 正向八拍 常速 0 1 0 0 1 1 4CH 反向四拍 常速 1 0 0 0 1 1 8CH 反向八拍 常速 對應程序段如下 void keyscan() { uchar temp。 while(k2) {mode=0。step=0。P2=0xef。} //停止，綠燈亮； led_green=1。