【正文】 H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2(IN4) 同 INl(IN3) 快速停 止 L X X 停止 25 L298 可驅(qū)動(dòng) 2個(gè)電機(jī)， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)。 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， ENA， ENB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。 1298 的邏輯功能如表所列。 由于 L298N 用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，常常要搭配 L297 來(lái)一起使用，電路連接就顯得比較復(fù)雜。 驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2021 ULN202 ULN2800 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng) 的系統(tǒng)。 ULN2021A 電路是美國(guó) Texas Instruments 公司和 Sprague 公司開(kāi)發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路 ,文中介紹了它的電路構(gòu)成、特征參數(shù)及典型應(yīng)用。 功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力 ,以便于驅(qū)動(dòng)各種類型的負(fù)載。功率驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。在大型儀器儀表系統(tǒng)中 ,經(jīng)常要用到伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、各種電磁閥、泵等驅(qū)動(dòng)電壓高且功率較大的器件。 ULN202ULN2800 高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品就屬于這類可控大功率器件 ,由于這 26 類器件功能強(qiáng)、應(yīng)用 范圍語(yǔ)廣。因此 ,許多公司都生產(chǎn)高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品 , 從而 形成 了各 種系 列產(chǎn) 品 ,ULN2021 、 ULN2800 系 列 就是 美國(guó) Texas Instruments 公司、美國(guó) Sprague 公司開(kāi)發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品。它們的系列型號(hào)分類如表 1 所列 ,生產(chǎn) 202 2800 高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品的公司與型號(hào)對(duì)照表如表 2 所列。在上述系列產(chǎn)品中 ,ULN2021 系列能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng) 7組高壓大電流負(fù)載 ,ULN2800 系列則能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 組高壓大電流負(fù)載。美國(guó) Texas Instruments 公司、美國(guó) Sprague 公司生產(chǎn)的 ULN2021A 由 7 組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 ,具有同時(shí)驅(qū)動(dòng) 7 組負(fù)載的能力 ,為單片雙極型大功率高速集成電路。 ULN2021 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而外部電路搭起來(lái)也是比較簡(jiǎn)單的， 驅(qū)動(dòng)和調(diào)試步進(jìn)電機(jī)也易于實(shí)現(xiàn)，成本低，在市場(chǎng)上也容易購(gòu)買到。因此，本次設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片采用的是 ULN2021。 步進(jìn)電機(jī)型號(hào)的選用 上圖是工作電壓為 +12V 的步進(jìn)電機(jī) ，為 5線 4相的步進(jìn)電機(jī)。 雙極性四相，步進(jìn)角 度，工作電壓 12V（實(shí)驗(yàn)時(shí)也可以用 5V 供電），靜力矩＞ 240g/cm，動(dòng)力矩＞ 80g/cm。電機(jī)外形： φ3515mm 選用此款步進(jìn)電機(jī)在測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)了如下問(wèn)題： ● 步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)了步與步之間有延時(shí)的情況，走完一步就卡一下，運(yùn)行起來(lái)不連貫。 ● 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)滑步現(xiàn)象，走停的位置不準(zhǔn)確。 27 ● 步進(jìn)電機(jī)通上 +12V電源兩三分鐘后，穩(wěn)壓芯片 7805 和步進(jìn)電機(jī)都會(huì)很燙，在種情況下，是不利于運(yùn)用在實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的。 上圖是工作電壓為 +5V的步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為 28BYJ48。 步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48 型四相八拍電機(jī)，電壓為 DC5V— DC12V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電 機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA...），雙（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAAB...），八拍（ AABBBCCCDDDAA...） 此步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是：步進(jìn)角準(zhǔn)確，不會(huì)出現(xiàn)滑步、延時(shí)和卡步的現(xiàn)象。因此 ，選擇此款步進(jìn)電機(jī)最為合適。 28 總體方案圖 此上圖為步進(jìn)電機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)圖 模塊化分析 此模塊 為按鍵控制模塊；可設(shè)四個(gè)狀態(tài)： S1 鍵 — 可編程設(shè)計(jì)成讓步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)； S2—可編程設(shè)計(jì)成讓步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)； S3— 可編程設(shè)計(jì)成讓步進(jìn)電機(jī)加速； S4— 可編程成讓步 29 進(jìn)電機(jī)減速； 四個(gè)上拉電阻的作用是： 起到上拉的作用。 此模塊是按鍵置位模塊；作用為在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，若想回到原始狀態(tài)，可通過(guò)按鍵來(lái)置位。 此模塊為晶振模塊；作用：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)要接晶振模塊，才能夠正常工作；如果沒(méi)有此模塊，單片機(jī) 就工作不了；同時(shí)晶振可分為 6M、 12M 和 24M，為三種常用晶振頻率，晶振頻率的選擇也同樣重要， 晶振頻率選擇小了，晶振提供不了符合單片機(jī)能夠正常工作的晶振頻率，那么單片機(jī)就無(wú)法正常的工作。 30 此模塊為單片機(jī)模塊；是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心模塊。 此模塊為步進(jìn)電機(jī)模塊，為功能模塊。 ULN2021 芯片為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片；二極管的作用是： 防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中回流的電流過(guò)大，燒毀了單片機(jī)芯片。 31 此模塊為程序燒入單片機(jī)系統(tǒng)的電路模塊；可將編程好的程序，用計(jì)算機(jī)通過(guò)此接口燒錄如單片芯片中，以實(shí)現(xiàn)最初的設(shè)計(jì)功能。 此模塊為電源指示燈模塊；作用為：當(dāng)電源模塊給單片機(jī)芯片提供工作電源時(shí)，指示燈會(huì)亮，此時(shí)顯示供電正常。 此模塊為電源接口模塊，是接電源供電模塊的接口。 整體系統(tǒng)模塊 PCB 圖如下： 32 電源模塊 此電源模塊 雙電源模塊；可提供 +5V 和 +12V 的直流電源，而功能模塊可以接 工作電壓為 +5V 和 +12V 的兩種工作電壓類型的步進(jìn)電機(jī)。 33 此模塊為電源整流模塊。 此模塊為低頻率波模塊。 34 此模塊為 +12V 高頻率波模塊。 此模塊為 +5V 高頻率波模塊。 35 此模塊為電源指示燈模塊，燈亮說(shuō)明電 源模塊有電流流過(guò)。 此模塊為電源模塊的整體 PCB 圖。 36 上圖為系統(tǒng)模塊和電源模塊組合的整體實(shí)物圖。 編程軟件簡(jiǎn)介 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體 會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 37 程序與流程圖： 開(kāi)始 按鍵按下？ K1？ K2？ K3？ K4？ 正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 加 速 減 速 N Y Y Y Y Y N N N N K3K4? Y N 加速 減速 K1K2？ 正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) Y N 結(jié) 束 38 6 結(jié)論 通過(guò)硬件以及軟件結(jié)合，可以使步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)人為控制的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，同時(shí)可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)加速和減速的狀態(tài)控制。隨著科技的進(jìn)步和技術(shù)的不斷更新，使用跟為先進(jìn)的芯片和最小控制系統(tǒng)，可以更為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)配，更為精確地實(shí)現(xiàn)最小角度的控制。 39 文獻(xiàn) [1] 陳尚松 ,雷加 ,郭慶 .電子測(cè)量與儀器 [M].2版 .北京 :電子工業(yè)出版社 , [2] [陽(yáng)憲慧 .現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用 [M].2版 .北京 :清華大學(xué)出版社， [3] 趙茂泰 .智能儀器原理及應(yīng)用 [M].3版 .北京：電子工業(yè)出版社， [4] 張國(guó)雄 .測(cè)控電路 [M].3版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版設(shè)， （ 重?。? [5] 潘新民，王燕芳 .微機(jī)控制技術(shù)使用教程 [M].北京：電子工業(yè)出版社， [6] 喻 宗泉，喻晗，李建民 .單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， （ 重印） 40 附 錄 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code CW [8]= {0x1f,0x3f,0x2f,0x6f,0x4f,0xCf,0x8f,0x9f}。// 正時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序 表 uchar code CCW [8]={0x9f,0x8f,0xCf,0x4f,0x6f,0x2f,0x3f,0x1f}。//逆時(shí)鐘相旋轉(zhuǎn)序表 sbit K1=P1^0。//正轉(zhuǎn)按鍵 sbit K2=P1^1。// 反轉(zhuǎn)按鍵 sbit K3=P1^2。// 加速按鍵 sbit K4=P1^3。// 減速按鍵 uchar t,flag_ZX。 void delay(void) { unsigned char a,b。 for(b=0。b0。b) for(a=43。a0。a)。 } void delay10ms(void) { unsigned char a,b。 for(b=249。b0。b) for(a=17。a0。a)。 } void motor_CW(void)//正轉(zhuǎn) { uchar i,j。 41 for (i=0。 i8。 i++) { P0 = CW[i]。 for(j=0。jt。j++)delay()。 } } void motor_CCW(void) //反轉(zhuǎn) { uchar i,j。 for (i=0。 i8。 i++) { P0 = CCW[i]。 for(j=0。jt。j++)delay()。 } } void motor_AS(void) //加速 { if(K3==0) { delay10ms()。 if(K3==0) t。 } while(!K3) 。 if(t==0) t=1。 } void motor_DS(void) //減速 { if(K4==0) 42 { delay10ms()。 if(K4==0) t++。 } while(!K4) 。 if(t==171) t=170。 } /*******************主函數(shù) ********************/ main() { P0=0x9f。 t=60。 flag_ZX=0。 while(1) { if(K1==0) { delay10ms()。 if(K1==0) flag_ZX=0。 } if(K2==0) { delay10ms()。 if(K2==0) flag_ZX=1。 } if(K3==0) { delay10ms()。 if(K3==0) motor_AS()。 } 43 if(K4==0) { delay10ms()。 if(K4==0) motor_DS()。 } switch(flag_ZX) { case 0: motor_CW()。break。 case 1: motor_CCW()。break。 default:break。 } } }