【導(dǎo)讀】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)即簡單，廉價(jià)，又非?？尚校虼嗽诖蛴C(jī)等辦公。自動化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。在文革期間，全國各地都大量生產(chǎn)和應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)，到80年代，各種混合式步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器作為產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用。是交通工具，還是家電，大多都會與電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)。它可以通過開路控制，達(dá)到準(zhǔn)確定位和調(diào)速的目的。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，用。一般小功率步進(jìn)電機(jī)采用單片機(jī)和專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動來聯(lián)合工作，單片。機(jī)產(chǎn)生脈沖來控制開啟、正反轉(zhuǎn)和變速等。專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動呈環(huán)形分配脈沖及。這種控制方式成本低，體積小，簡單易于實(shí)現(xiàn)。所以研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)。動器及控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。其它至少為C；及格-4項(xiàng)B或A，其它至少為D；不及格-4項(xiàng)為E。

　　

【正文】 口 7．時(shí)鐘電路 8．中斷系統(tǒng) 9．外接晶體引腳 80C51 單片機(jī)引腳說明 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 程序存儲器 8KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256B RAM/SFR 2 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 TMP87P809N 64KB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 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 圖 42 80C51 單片機(jī)管腳圖 單片機(jī)管腳如圖 42 所示，對各個(gè)管腳功能的說明如下。 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 ⒈ 電源 : 1） VCC 芯片電源，接 +5V； 2） VSS 接 地端； ⒉ 時(shí)鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 ⒊ 控制線 :控制線共有 4 根， 1） ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ⑴ ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ⑵ PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 2） PSEN:外 ROM 讀選通信號。 3） RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ⑴ RST（ Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 ⑵ VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 4） EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ ⑴ EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 ⑵ Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳。此外， P3口還具有第二功能，用于特殊信號的輸入輸出以及控制信號，屬于控制總線。 表 41 P3 口引腳的第二功能 引腳 功能 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)存儲器 “寫 ”選通控制輸出） （片外數(shù)據(jù)存儲器 “讀 ”選通控制輸出） 驅(qū)動系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu) 圖 43 驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 實(shí)時(shí)控制 錄入程序 方向設(shè)定 電源 驅(qū)動電路及有關(guān)芯片 M 供電 供電 供電 計(jì)算機(jī) 單片機(jī) 按鈕 驅(qū)動 速度設(shè)定 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 本系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)給定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，速度和變速變向的控制，通過數(shù)據(jù)串口將這些參數(shù)和控制程序燒錄（ PROGRAM） 到單片機(jī)中，經(jīng)過驅(qū)動電路，將按鈕和單片機(jī)的控制信號，輸入到步進(jìn)電機(jī)中，以實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)的速度以及方向的目的。電源和變壓整流電路使得單片機(jī)和驅(qū)動芯片在安全穩(wěn)定的直流高電平下，持續(xù)穩(wěn)定的正常工作。 驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動原理 本節(jié)按照步進(jìn)電機(jī)輸入信號要求，控制信號功率的放大，單片機(jī)控制信號的輸出和編程的順 序分析介紹其工作過程。 步進(jìn)電機(jī)的控制信號 圖 44 28YBJ48 型步進(jìn)電機(jī) 接線指示圖 表 42 步進(jìn)電機(jī)輸入信號分布表 連線序號 導(dǎo)線顏色 分配順序 1 2 3 4 5 紅 + + + + 4 橙 + + 3 黃 + + 2 粉 + + 1 藍(lán) + + 28YBJ48 型步進(jìn)電機(jī) 接內(nèi)部共有四相線圈， 如圖 44 所示， 其中 Vcc 端共接在一起，為紅線。藍(lán)、粉、黃、橙依次為四相線圈的控 制信號輸入端。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選橙 4 黃 3 粉 2 藍(lán) 1 紅 5 M 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 用了單片機(jī)的雙四拍運(yùn)行時(shí)序，鑒于方便編程和闡述的考慮，所以使得其通電線圈按照時(shí)序依次為：藍(lán)粉、粉黃、黃橙、橙藍(lán)。其輸入信號分布如表 42 所示。按照這個(gè)時(shí)序，在一定的頻率下，步進(jìn)電機(jī)就能夠穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)了。 驅(qū)動芯片應(yīng)用 因?yàn)閱纹瑱C(jī) I/O 接口的輸出的功率比較小，輸出的信號也很不穩(wěn)定，所以單片機(jī)不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，必須通過在單片機(jī) I/O 接口的下方接功率驅(qū)動單元的方法來完成。依據(jù)前文所述，本設(shè)計(jì)用到了 ULN2020a 驅(qū)動芯片，它具有放大信號和信號反相的功能。 圖 45 ULN2020 電路圖（含負(fù)載） 在本文中，達(dá)林頓管放大倍數(shù)是兩個(gè)三極管放大倍數(shù)的乘積，能達(dá)到相當(dāng)明顯的功率放大效果。步進(jìn)電機(jī)的某一相線圈就是負(fù)載，當(dāng)輸入的信號是高電平，步進(jìn)電機(jī)的線圈中就會有電流的產(chǎn)生；當(dāng)輸入的信號是低電平，信號輸出端（負(fù)載左端）就是高電平，在負(fù)載中沒有產(chǎn)生電流，進(jìn)而導(dǎo)致與之相連的步進(jìn)電機(jī)線圈將不工作。 綜上所述，將單片機(jī)四個(gè) I/O 接口與 ULN2020a 輸入接口相連接，就能夠起到控制步進(jìn)電機(jī)的信號放大反相的作用，使得步進(jìn)電機(jī)正常工作。 單片機(jī)控制信號的輸出和編程 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 片機(jī)輸出信號分布 當(dāng)輸出接口為 ，對應(yīng)導(dǎo)線顏色是藍(lán)，步進(jìn)電機(jī)正常工作的分配順序是一對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF3。二對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF6。三對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xFc。四對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF9。 當(dāng)輸出接口為 ，對應(yīng)導(dǎo)線顏色是粉，步進(jìn)電機(jī)正常工作的分配順序是一對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF3。二對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF6。三對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xFc。四對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF9。 當(dāng)輸出接口為 ，對應(yīng)導(dǎo)線顏色是黃，步進(jìn)電機(jī)正 常工作的分配順序是一對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF3。二對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF6。三對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xFc。四對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF9。 當(dāng)輸出接口為 ，對應(yīng)導(dǎo)線顏色是橙，步進(jìn)電機(jī)正常工作的分配順序是一對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF3。二對應(yīng) 0，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF6。三對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xFc。四對應(yīng) 1，對應(yīng)的 16 進(jìn)制數(shù)是 0xF9。 通過以上輸出信號的介紹，其系統(tǒng)流程圖為 圖 46 驅(qū)動程序流程圖 C 語言程序編寫為： 供電 斷電 反向 減速 電機(jī)轉(zhuǎn)動 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 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ include sbit FR=P1^0。 /*定義端口 對應(yīng)著步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制按鈕 */ sbit slow=P1^1。 /*定義端口 對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)減速控制按鈕 */ sbit fast=P1^2。 /*定義端口 對應(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++)。 } void 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。 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 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)長按下按鈕 FR 時(shí)步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動 */ { P2=0xF3。 delay(p)。 P2=0xF9。 delay(p)。 P2=0xFc。 delay(p)。 P2=0xF6。 delay(p)。 } } } 此程序的簡介：當(dāng)系統(tǒng)供電后，單片機(jī)就會開始正常工作，輸出控制信號。步【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 進(jìn)電機(jī)將會以設(shè)定的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向運(yùn)轉(zhuǎn)。 長按下按鍵 FR 后，電機(jī)就會反相旋轉(zhuǎn)。 按下按鍵 fast 后，步進(jìn)電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。 按下按鍵 slow 后，步進(jìn)電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。 電路結(jié)構(gòu)及工作原理 根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，本設(shè)計(jì)的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動過程如下圖 47 所示：電路供電后，單片機(jī)開始正常運(yùn) 行，已經(jīng)燒錄至單片機(jī)內(nèi)的程序開始運(yùn)行。因?yàn)榭刂菩盘柕妮敵龇绞皆诔绦蛑幸呀?jīng)設(shè)計(jì)好，單片機(jī)將按照此方式輸出控制信號到 ULN2020a。 圖 47 總電路原理圖 控制信號在 ULN2020a 芯片中進(jìn)行信號反相，功率放大，之后，從 ULN2020a芯片的輸出接口輸出，控制信號到達(dá)步進(jìn)電機(jī)，收到控制信號的步進(jìn)電機(jī)就會開始工作。 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 在此過程中，實(shí)現(xiàn)了按鍵開關(guān)對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，速度的實(shí)時(shí)控制。具體如下： 長按 FR 開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)將反方向轉(zhuǎn)動；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)加速。 驅(qū)動系統(tǒng)電路原理圖電路元件作用說明： 電阻 R1 參數(shù)； 10K,作用：提供復(fù)位電平 電阻 R2， R3， R4 參數(shù)； 10K,作用；限流 極性電容參數(shù)： 10uF，作用：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) fast：控制電機(jī)加速 按鍵開關(guān) slow：控制電機(jī)減速 電容 C1， C2 參數(shù)： 30pF，作用：增大晶振的穩(wěn)定性能和抗干擾能力 晶振參數(shù)： 12MHz ， 作用：為單片機(jī)提供工作頻率 電阻 R5， R6， R7， R8 參數(shù)： 10K ，作用：上拉電阻 單片機(jī) 80C51 作用：輸出控制信號，接收控制信號 電阻 R9， R10， R11， R12 參數(shù)： ,作用：分壓保護(hù)步進(jìn)電機(jī) 芯片 ULN2020a 作用：為步進(jìn)電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動信號 接 Vcc 接 Gnd 80C51 步進(jìn)電機(jī) ULN2020A 12MHz 晶振 復(fù)位電路 復(fù)位開關(guān) 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會吃虧的人，瘋子是會行動的人！ 圖 48 驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)際電路 按鍵開關(guān)部分 如圖 49 所示，本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)的 P1 口來控制信號的輸入，即三個(gè)按鍵開關(guān)線路分別與單片機(jī) ， ， 管腳相連接起來，在常態(tài)下，三個(gè)管腳為高電平。根據(jù)程序，對輸出信號進(jìn)行控制，當(dāng)按鍵開關(guān)按下時(shí)，單片機(jī)檢測到這三個(gè)管腳為低電平。 圖 49 按鍵開關(guān)部分 驅(qū)動芯片部分 如圖 410 所示， 該部 分設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)的 P2 口， 輸入端分別連接 ， ， 管腳。輸出分別與步進(jìn)電機(jī)藍(lán)，粉，黃，橙導(dǎo)線相連接。為了避免負(fù)載過大，所以加上了 5 個(gè)阻值為 10K 的上拉電阻。 圖 410 驅(qū)動芯片部分 【精品文檔】世界上，成功的有兩種人，一種人是傻子，一種人是瘋子。傻子是會