_單片機控制步進電機驅(qū)動原理___驅(qū)動圖

1、單片機控制步進電機驅(qū)動器工作原理步進電機在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應用。它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。有時從一些舊設備上拆下的步進電機（這種電機一般沒有損壞）要改作它用，一般需自己設計驅(qū)動器。本文介紹的就是為從一日本產(chǎn)舊式打印機上拆下的步進電機而設計的驅(qū)動器。本文先介紹該步進電機的工作原理，然后介紹了其驅(qū)動器的軟、硬件設計。1.該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。圖1是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。圖1四相步進電機步進示意圖開始時，開關SB接通電源，SA、SC

2、、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八

3、拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2.a、b、c所示：a.單四拍b.雙四拍c八拍圖2步進電機工作時序波形圖2.AT89C2051步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路原理如圖3：圖3步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路原理圖AT89C2051將控制脈沖從P1口的P1.4P1.7輸出，經(jīng)74LS14反相后進入9014，經(jīng)9014放大后控制光電開關，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號進行電壓和電流放大，驅(qū)動步進電機的各相繞組。使步進電機隨著不同的脈沖信號分別作正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組AT89C2051選用

4、頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響。圖3中的RL1RL4為繞組內(nèi)阻，50Q電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個改善回路時間常數(shù)的元件D1D4為續(xù)流二極管，使電機繞組產(chǎn)生的反電動勢通過續(xù)流二極管(D1D4)而衰減掉，從而保護了功率管TIP122不受損壞。在50Q外接電阻上并聯(lián)一個200F電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖前沿，提高了步進電機的高頻性能。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200Q電阻可減小回路的放電時間常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。3.該驅(qū)動器根據(jù)撥碼開關KX、KY

5、的不同組合有三種工作方式供選擇：方式1為中斷方式：P3.5(INT1)為步進脈沖輸入端，P3.7為正反轉(zhuǎn)脈沖輸入端。上位機(PC機或單片機)與驅(qū)動器僅以2條線相連。方式2為串行通訊方式：上位機(PC機或單片機)將控制命令發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)控制命令自行完成有關控制過程。方式3為撥碼開關控制方式：通過K1K5的不同組合，直接控制步進電機。當上電或按下復位鍵KR后，AT89C2051先檢測撥碼開關KX、KY的狀態(tài)，根據(jù)KX、KY的不同組合，進入不同的工作方式。以下給出方式1的程序流程框圖與源程序。在程序的編制中，要特別注意步進電機在換向時的處理。為使步進電機在換向時能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯步，

6、應在每一步中設置標志位。其中20H單元的各位為步進電機正轉(zhuǎn)標志位;21H單元各位為反轉(zhuǎn)標志位。在正轉(zhuǎn)時，不僅給正轉(zhuǎn)標志位賦值，也同時給反轉(zhuǎn)標志位賦值;在反轉(zhuǎn)時也如此。這樣，當步進電機換向時，就可以上一次的位置作為起點反向運動，避免了電機換向時產(chǎn)生錯步計數(shù)器n初始化圖4方式1程序框圖方式1源程序：MOV20H,#00H;20H單元置初值，電機正轉(zhuǎn)位置指針MOV21H,#00H;21H單元置初值，電機反轉(zhuǎn)位置指針MOVP1,#OCOH;P1口置初值，防止電機上電短路MOVTMOD,#60H;T1計數(shù)器置初值，開中斷MOVTL1,#0FFHMOVTH1,#0FFHSETBET1SETBEASETBT

7、R1SJMP$;*計數(shù)器1中斷程序*IT1P:JBP3.7,FAN;電機正、反轉(zhuǎn)指針;*電機正轉(zhuǎn)*JB00H,LOOP0JB01H,LOOP1JB02H,LOOP2JB03H,LOOP3JB04H,LOOP4JB05H,LOOP5JB06H,LOOP6JB07H,LOOP7LOOP0:MOVP1,#0D0HMOV20H,#02HMOV21H,#40HAJMPQUITLOOP1:MOVP1,#090HMOV20H,#04HMOV21H,#20HAJMPQUITLOOP2:MOVP1,#0B0HMOV20H,#08HMOV21H,#10HAJMPQUITLOOP3:MOVP1,#030HMOV20

8、H,#10HMOV21H,#08HAJMPQUITLOOP4:MOVP1,#070HMOV20H,#20HMOV21H,#04HAJMPQUITLOOP5:MOVP1,#060HMOV20H,#40HMOV21H,#02HAJMPQUITLOOP6:MOVP1,#0E0HMOV20H,#80HMOV21H,#01HAJMPQUITLOOP7:MOVP1,#0C0HMOV;20H,#01HMOV21H,#80HAJMPQUIT;*電機反轉(zhuǎn)*FAN:JB08H,LOOQ0JB09H,LOOQ1JB0AH,LOOQ2JB0BH,LOOQ3JB0CH,LOOQ4JB0DH,LOOQ5JB0EH,LOO

9、Q6JB0FH,LOOQ7LOOQO:MOVP1,#OAOHMOV21H,#02HMOV20H,#40HAJMPQUITLOOQ1:MOVP1,#OEOHMOV21H,#04HMOV20H,#20HAJMPQUITLOOQ2:MOVP1,#OCOHMOV21H,#08HMOV20H,#10HAJMPQUITLOOQ3:MOVP1,#ODOHMOV21H,#10HMOV20H,#08HAJMPQUITLOOQ4:MOVP1,#050HMOV21H,#20HMOV20H,#04HAJMPQUITLOOQ5:MOVP1,#O7OHMOV21H,#40HMOV20H,#02HAJMPQUITLOOQ6:MOVP1,#O3OHMOV21H,#80HMOV20H,#01HAJMPQUITLOOQ7:MOVP1,#OB