【文章內(nèi)容簡介】 器給驅(qū)動器發(fā)出脈沖信號時 ,驅(qū)動器經(jīng)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(fù)始進行變化 ,電機轉(zhuǎn)動 。 若通電時序就變?yōu)?AABBAABB ??? 時 ,電機就逆向轉(zhuǎn)動。步進電機運轉(zhuǎn)時 ,當達林頓管 Q1和 Q4導(dǎo)通時 ,線圈中電流方向為 A→ A 。當 達 林頓管 Q2和 Q3導(dǎo)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(zhuǎn)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(qū)動電路 任務(wù)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(chǔ)上進行細分，二相步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)的通電方式，在結(jié)合圖 44，便可以得到對應(yīng)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(yīng)二進制數(shù) 轉(zhuǎn)換 16進制數(shù) 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(yīng)二進制數(shù) 轉(zhuǎn)換 16進制數(shù) 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(xiàn)步進電機的四拍，八拍運轉(zhuǎn)。 在編寫程序時，設(shè)置好控制字， 在 I/O口 做循環(huán)輸出，便實現(xiàn)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(qū)動電路 L298。 L298 驅(qū)動電路設(shè)計 由課題任務(wù)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(shè)計 (采用雙極性控制 ) 10 來驅(qū)動步進電機。 L298N為雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片 ， 內(nèi)部包含 4信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2個二相或 1個四相步進電機，內(nèi)含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL邏輯準位信號，可驅(qū)動 46V、2A以下的 步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)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(yīng)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(zhuǎn)以及四拍，八拍通電方式。 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 45所示： 圖 45 L298內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 由圖 45可以看出， L298內(nèi)部集成有 2個 H橋路，對應(yīng)的輸入接口為： IN1位 ， IN2為， IN3為 ， IN4為 。對應(yīng)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(qū)動電路 PROTUS仿真圖 二相步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 (采用雙極性控制 ) 11 四 位 LED 數(shù)碼管顯示設(shè)計 任務(wù)要求需采用 4 位 LED 數(shù)碼管 顯示工作步數(shù)，通過查閱相關(guān)資料，在仿真 時 采用型號 7SEGMPX4CC 共陰極數(shù)碼管顯示。其 PROTUS 仿真圖如下所示： 圖 47 數(shù)碼管顯示仿真圖 單片機的 P0口接數(shù)碼管輸入管腳 ABCDEFG以及 DP（可以不用）， P3口接 4位數(shù)碼管的片選端口 1234， 7段數(shù)碼管對應(yīng)的顯示數(shù)值與輸入信號的關(guān)系可以由下表得到。 表 43 七段數(shù)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(shù)字與單片機管腳輸入信號的對應(yīng)關(guān)系。只需要控制單片機的 P0口 輸出信號即可顯示數(shù)字，在程序設(shè)計中，定義 7段顯示數(shù)組為 uchar seg[]={0x3f， 0x06， 0x5b， 0x4f， 0x66， 0x6d， 0x7d， 0x07， 0x7f， 0x6f}； 即可 使 數(shù)碼管顯示數(shù)字。 二相步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 (采用雙極性控制 ) 12 5 軟件設(shè)計說明 總體流程分析 與設(shè)計 軟件模塊的分析需要根據(jù)硬件電路的設(shè)計來進行，基于上述硬件電路的分析設(shè)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(shè)計可以看出，程序需要實現(xiàn)以下幾個功能：通過開關(guān)實現(xiàn)電機的啟用與停止，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)， 加減速， 以及四拍、 八拍的運行方式；由 4位 LED數(shù)碼管實 現(xiàn)步進步數(shù)的顯示； 3個發(fā)光二極管顯示電機的 運行 狀態(tài)。程序設(shè)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(zhuǎn) ，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(shè)備初始化K2 按下？掃描鍵盤，設(shè)置運行模式按下 K2 ，啟動電機顯示步數(shù)切換至四拍運轉(zhuǎn)切換至八拍運轉(zhuǎn)YY切換至加速運轉(zhuǎn) 切換至減速運轉(zhuǎn)YYNN模式轉(zhuǎn)換四拍 / 八拍？速度轉(zhuǎn)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(shè)計 (采用雙極性控制 ) 13 設(shè)置電機轉(zhuǎn)動模式 流程 分析與 設(shè)計 由 硬件電路可知，電機的轉(zhuǎn)動由開關(guān) K1~K5來控制， K1為單刀雙擲開關(guān)，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(guān)，用于啟動和停止的選擇，開關(guān)閉合表示啟動，此時為低電平，相反開關(guān)斷開表示停止，此時為高電平； K3為單刀單擲開關(guān)，用于電機正反轉(zhuǎn)的選擇，開關(guān) 閉合時表示電機正傳，此時為低電平，相反開關(guān)斷開表示電機反轉(zhuǎn)，此時為高電平； K4為單刀單擲開關(guān)，用于電機加速 的選擇， 開關(guān)閉合表示電機加速，此時為低電平； K5為單刀單擲開關(guān)，用于電機減速的選擇，開關(guān)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(yīng) temp值如下表所示。 表 51 控制字及與轉(zhuǎn)動方式對應(yīng)表 K1 K2 K3 K4 K5 temp 轉(zhuǎn)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(yīng)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。