基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制電路板設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料
2025-06-28 16:10本頁面
【正文】 IN4007（圖中未標(biāo)出）搭建的整流橋，分出兩路一路引出供驅(qū)動(dòng)器，另一路再經(jīng)LM7805降為5V，完全符合要求，同時(shí)避免了電路設(shè)計(jì)中電路板上存在的大電源干擾等問題。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的工作過程是：首先從P1口輸出00000001B，—，所以ULN2003與單片機(jī)連接的四個(gè)管腳中每時(shí)刻只有一個(gè)管腳處于導(dǎo)通狀態(tài)（采用單拍方式對步進(jìn)電機(jī)控制），其他管腳處于斷開狀態(tài)。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。它的管腳連接圖如圖28所示:圖28 ULN2003管腳連接圖圖29 ULN2003芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)其主要特性為：表23 ULN2003主要特性表參數(shù)名稱符號數(shù)值單位輸入電壓VIN30V輸入電流IIN25mA功 耗PD1W工作環(huán)境溫度Topr20to +85 ℃貯存溫度Tstg55to+150℃ ULN2003芯片概述與特點(diǎn)：ULN2003芯片是高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，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。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2003七NPN達(dá)林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL,CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)錘和其他類似負(fù)載間的接口的理想器件。當(dāng)圓盤齒經(jīng)過測量磁路的間隙時(shí)，霍爾元件輸出高電平，其他時(shí)間輸出為低電平；這樣圓盤每轉(zhuǎn)一周，電路輸出10個(gè)脈沖，脈沖經(jīng)過分頻后，用頻率計(jì)即可測出被測對象的實(shí)際轉(zhuǎn)速。該探頭由霍爾元件UGN3020和磁鋼組成測量電路。對于UGN3020，BOP=，BRP=，VOL=80～150mV，VOH=4V，～24V。由圖26看出，當(dāng)B=0時(shí)，V0為高電平；當(dāng)外磁場增至BOP時(shí)，輸出V0由高電平轉(zhuǎn)為低電平。圖26是單穩(wěn)態(tài)開關(guān)集成霍爾元件UGN3020的功能圖及輸出特性。如圖25所示：圖25 數(shù)碼管顯示電路 測速電路介紹開關(guān)型霍爾傳感器的原理及應(yīng)用開關(guān)型霍爾傳感器可分為單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)，內(nèi)部均有5個(gè)部分，即由穩(wěn)壓源、霍爾電勢發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器以及輸出級組成。在本設(shè)計(jì)中所采用的是共陰極LED數(shù)碼顯示器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖24所示： 圖24 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 這里用四位一體數(shù)碼管SM420361K： 型號：SM420361K12P 類別：4位一體共陰 規(guī)格：長寬 管腳標(biāo)號：12986公共腳、A1BC4 DEFGDP3 在本設(shè)計(jì)中采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示轉(zhuǎn)速，使得與這兩個(gè)端口連接的數(shù)碼管公共端交替為低電平，從而為數(shù)碼管提供導(dǎo)通回路，通過對交替時(shí)間的控制實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管在視覺上的不間斷顯示。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。（2） 共陰極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。其原理圖如圖23所示：圖23鍵盤控制模塊原理圖 LED數(shù)碼顯示電路發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。由于硬件消抖電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，本設(shè)計(jì)中沒有采用，在此不再詳細(xì)敘述；軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。為了確保單片機(jī)對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。在本設(shè)計(jì)中，高電平表示按鍵斷開，低電平表示按鍵閉合狀體。按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。鍵盤所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。1. AT89C51單片機(jī)參數(shù)： 工作電壓：— Flash程序存儲器字節(jié)：4K 定時(shí)器T0、T1：有 中斷優(yōu)先級：22. AT89C51單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)： 超低功耗 超強(qiáng)抗干擾，超強(qiáng)抗靜電 輸入輸出口多，最多有40個(gè)I/O 速度快，1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，可用低頻率晶振 鍵盤控制電路鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號線和外部送入CPU的應(yīng)答信號線等。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)盤每次帶動(dòng)小磁片經(jīng)過霍爾片時(shí)，其都將有脈沖信號從霍爾片輸出。利用I/O口為數(shù)碼管的端提供低電平。并且鍵盤上連接有發(fā)光二極管，以指示鍵盤狀態(tài)。、加速鍵和減速鍵、啟停鍵，、。復(fù)位電路為單片機(jī)系統(tǒng)提供可靠復(fù)位，使單片機(jī)能正常啟動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)共分為六個(gè)模塊：單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、鍵盤控制模塊、數(shù)碼顯示模塊、測速模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊。 表中 TH0 和TL0 是根據(jù)定時(shí)時(shí)間算出來的定時(shí)初值，這里用到的晶振是 。而在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為 100轉(zhuǎn)/分，即 48000 脈沖/分，相當(dāng)于 。下面首先計(jì)算一下定時(shí)時(shí)間。改變轉(zhuǎn)速，只要改變 、 （、 ）
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