六線式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動

1、六線式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動仿真這個仿真的功能就是模擬單片機(jī)系統(tǒng)來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的加速、反向，數(shù)碼管顯示當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)速度，當(dāng)然還包括最基本的振蕩電路以及復(fù)位電路。首先我 們 打 開程序PruteuE 7 PrufeEsi urL：dl*里面的ISIS 7 Professional 仿真軟件。進(jìn)入仿真頁面軟件如下（這里我們應(yīng)該注意各個紅線圈出的區(qū)域 的名稱）:在這個驅(qū)動電路中我們需要用到的元件有電容（cap）、電解電容 （cap-elec）、晶振（crystal）、按鈕（button）、1k 電阻（chipreslk）、 8引腳排阻（respack-8）、80c51芯片（80c51）、六線式步進(jìn)電機(jī) （mo

2、tor-stepper）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片（uln2003a）、數(shù)碼管 (7seg-com-cat-grn)。（1）挑選電器元件點擊挑選元件按鈕P之后彈出Pick Device窗口，然后在關(guān)鍵字里面輸入cap，輸入 完之后，在這個窗口右側(cè)自動的顯示出搜索結(jié)果，雙擊該搜索結(jié)果。然后cap （電容）就自動添加到了元件列表窗 口了之后繼續(xù)在Pick Device窗口里面的關(guān)鍵字里依次再輸入 cap-elec、crystal、button、chipres1k、respack-8、80c51、 motor-stepper、uln2003a、7seg-com-cat-grn。尋找到相應(yīng)的搜索 結(jié)果并雙擊，把

3、這10個元件找到之后再點擊Pick Device窗口里面 的確定按鈕。至此元件的選取工作已經(jīng)完成。上面元件選取完之后軟件界面如下圖所示（2）電路元件布局：在布局時我們需要選擇接地接口與電源接口，所以這里先說一下 接地端口與電源端口的選取方法。在軟件的最左側(cè)的模型選擇工具欄 中我們需要點中終端模式按鈕目之后在右側(cè)的元件列表中顯示如下點擊一下POWER，此時該元件變?yōu)樗{(lán)色，元件顯示為藍(lán)色即表示 該元件已經(jīng)可以在原理圖編輯窗口里面使用，之后只需要在原理圖編 輯窗口里面的某一個位置上點擊一下該元件，該元件就可以顯示在原 理圖編輯窗口里面了。再在原理圖編輯窗口里面不同的位置點擊一下 該命令依然有效（后面

4、會用到）。此時就正確添加了電源接口。之后點擊一下GROUND，此時該元件變?yōu)樗{(lán)色。在原理圖編輯窗 口里面的某一個位置上點擊一下，該元件就可以顯示在原理圖編輯窗 口里面了。依次點擊元件列表中的第一個元件7seg-com-cat-grn，此時。 在這個仿真中我們只需要使用一個數(shù)碼管所以如下圖所示之后依次將十個元件布置在原理圖編輯窗口的相應(yīng)位置上，如下 圖所示至此布局工作就結(jié)束了。（3）電路元件布線這里我們需要連接的有晶振電路、復(fù)位電路、數(shù)碼管與排阻、以 及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路。所以最終的電路布線如下圖所示：（4）電器元件的屬性參數(shù)設(shè)置設(shè)置方法是選中各個元器件然后右鍵，之后會出現(xiàn)如下窗口點擊“編輯屬性

5、”之后會新出現(xiàn)一個對話框，然后在這個對話框 里面輸入各個元件所相對應(yīng)的屬性參（capacitance為電容的容值， frequency為頻率，resistance為電阻的阻值）。其中各元件的相應(yīng) 參數(shù)為 C1=30pF，C2=30pF，C3=10uF,R1=1KQ ,R2=1KQ ,晶振 C3 的頻 率 f=12MHz。（5）連線標(biāo)號與文本添加連接編號也就是常說的編線號.編線號的目的是為了在現(xiàn)場 裝配,調(diào)試，檢修的時候，方便查線.使真實的接線與原理圖能夠方便 地對應(yīng)。操作方法是選中模型選擇工具欄里面的連線標(biāo)號模式g選 中之后在原理圖編輯窗口將鼠標(biāo)放在任意連線上時就會出現(xiàn)一個小 叉號，后點擊一下

6、就會出現(xiàn)一個對話框然后就可以鍵入編號，點擊“確 定”就可以了。具體操作如下：在這個電路圖我們需要做的編號是步進(jìn)電機(jī)六個接線端子里面 的四個（直接接VCC的連個接線端子除外）分別標(biāo)號A0、B0、C0、 D0。下面就以標(biāo)號A0為例進(jìn)行操作在這個位置點擊一下彈出如下對話框，在對話框里面鍵入A0之后點擊“確定”即可。添加完的效果如下：之后依次將B、C、D分別添加到相應(yīng)的位置。總體效果如下另外還有就是兩個按鈕需要額外的添加注釋，其中一個是與P3.0 相連的反向按鈕，還有一個是與P3.1相連的加速按鈕。操作方法是 選中模型選擇工具欄里面的2D圖形文本模式*選中之后在與P3.0相連的反向按鈕后面添加文本“反

7、向”二字， 效果如下同理在與P3.1相連的加速按鈕后面添加文本“加速”二字，總 體效果如下還有我們需要將VCC與GND添加到電路圖中，具體操作是點擊原 理圖編輯窗口里的power元件禽然后雙擊在彈出的edit terminal label （編輯終端標(biāo)簽）對話框中的 “標(biāo)號中鍵入VCC然后點擊“確定”添加效果如下然后是在接地端的編輯屬性對話框里面鍵入GND。（方法與上面添加VCC方法相同）最終添加效果如右（6）示波器的選擇在這里為了看清驅(qū)動楚步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與脈寬的變化我們 需要一個示波器來顯示A0、B0、C0、D0四處的波形變化曲線。點擊模型選擇工具欄里面的虛擬儀器模式匚|，元件列表中就顯

8、 示如下內(nèi)容點擊第一個按鈕oscilloscope （示波器）后在原理圖編輯窗口 里面點擊一下就會顯示出示波器了，如下：由于此時oscilloscope是要顯示步進(jìn)電機(jī)的脈沖變化，所以我 們要將oscilloscope連接到步進(jìn)電機(jī)的A0、B0、C0、D0，四個連線 端。連接方法是將oscilloscope的四個連線端分別引出一條線，如 下圖所示：之后在四個接線上分別再標(biāo)號A0、B0、C0、D0。通過對應(yīng)節(jié)點 的一一對應(yīng)匹配來實現(xiàn)接線（當(dāng)然可以直接連接到電機(jī)的四個引線上 上）。如下：這樣就連接了示波器oscilloscope與步進(jìn)電機(jī)的四個引線端。 從而實現(xiàn)示波器oscilloscope與整個

9、電路的連接。至此，整個電路的元件選擇、布局、布線、標(biāo)號與添加虛擬儀器 都已經(jīng)完成。整體效果如下：（7）編譯程序這里我們需要使用單片機(jī)編程軟件Keil uVision2這里Keil uVision2軟件的使用方法就不做具體介紹了。具體編 寫的程序及注釋如下：#include/8051 單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char/ungsigned char定義為uchar#define uint unsigned int/unsigned int 定義為 uintsbit huanxiang=P30;/改變旋轉(zhuǎn)方向sbit jiasu=P31;/加速uchar num,s

10、udu,flag;uchar codetable=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;uchar codeforward = 0 x01,0 x03,0 x02,0 x06,0 x04,0 x0c,0 x08,0 x09 ;/電機(jī)正轉(zhuǎn)：0001 1，0011 3，0010 2，0110 6，0100 4,1100 c， 1000 8， 1001 9/*/*延時函數(shù)*/ /*void delayms(uint ms)uint i,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0;j114;j+);/*/*顯示函數(shù)

11、*/ /*void display()/數(shù)碼管顯示程序P0=tablesudu;/顯示相應(yīng)字符/ /*/*主函數(shù)*/ /*void main(void)while(1)if(huanxiang=0)/按鍵換向的檢測delayms(2);if(huanxiang=0)/如果換向真的被按下/延時去抖flag=flag;/標(biāo)志位取反，開始換向while(huanxiang=0);/松手檢測if(jiasu=0)/按鍵加速的檢測delayms(2);/延時去抖if(jiasu=0)/如果加速鍵真的被按下sudu+;/速度自加if(sudu=10)sudu=0;/控制速度范圍while(jiasu=0)

12、;/松手檢測display();/顯示函數(shù)if(sudu=0) P1=0 x0f;/電機(jī)停轉(zhuǎn)else if(flag=0)/正反轉(zhuǎn)控制P1=forwardnum;else P1=forward7-num;num+;/數(shù)量自加if(num=8)num=0;delayms(230-sudu*20);/控制延時長度，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速程序編輯完成之后必須將C文件編譯成hex文件才可以下載到單片機(jī)仿真系統(tǒng)中。具體操作為：在Keil uVision2軟件中點擊options覆ffi圈函庇for target （選擇目標(biāo)）圖標(biāo)田彈出一個 options for target Target 1 對話框，點擊 Outp

13、ut， 對話框如下：后在Create HEX Fi前面的小框格中點擊勾選。點“確定”即可。之后點擊rebuild all target files （重建所有目標(biāo)文件）圖標(biāo)這樣就生成了 HEX文件了（前提是編寫的程序正確，可以正常編譯）。生成的HEX文件如下:至六裁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 文件2 KB六線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動_0p t. B：dkBAK文件六統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 OBJ交件六線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 UV2文件六線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動C文件2 KB六統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 FLG文件類型：HEX文件 修改日期：2013 大小:621字節(jié)六魏步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 LST文件1 KB六線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 _Uv2. Bak BAE文件六線步進(jìn)

14、電機(jī)驅(qū)動.M51M51文件（8）程序下載到仿真芯片80C51里六線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動.方法是在仿真軟件的原理圖編輯窗口中雙擊80C51芯片，會彈出 一個“編輯元件”的對話框：下面在這個對話框里面的Program File后面的文件夾圖標(biāo)，又 彈出一個選擇文件的窗口，注意這里我們所選的目標(biāo)文件就是上面用 軟件Keil uVision2編譯出來的HEX文件，選中之后點擊“打開”。之后又回到了 “編輯元件”對話框，繼續(xù)點擊“確定”按鈕退出 該對話框。（9）動態(tài)模擬仿真。點擊仿真軟件里面右下角的仿真按鈕里面的開始砂，點擊完 成之后以及就會彈出示波器里面有四條線分別代表A0、B0、C0、D0 四根線的高低電平

15、（此時都為一條直線），同時數(shù)碼管顯示“0”， 步進(jìn)電機(jī)下面的小的顯示儀顯示“0.00”，且各個管腳顯示出紅綠方 格，其中紅方格表示高電平綠的方格表示低電平。效果如下：下面我們按下加速按鈕，數(shù)碼管示數(shù)就會變化同時步進(jìn)電機(jī)開始 旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)下面的小的顯示儀會有示數(shù)變化。此時再觀察示波器 里面的四條線的高低電平變化就可以發(fā)現(xiàn)每條線都有脈沖輸出。效果 如下：之后點擊反向按鈕觀察圖里面步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向（很明顯電機(jī) 的轉(zhuǎn)向會改變），之后再點擊反向按鈕又可以看到電機(jī)的方向改變了 一次?？梢钥闯雒奎c一次反向按鈕電機(jī)的方向就會改變一次。點擊復(fù)位按鈕我們可以觀察到數(shù)碼管的示數(shù)歸“0”同時步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。然后點擊

16、仿真按鈕里面的停止按鈕西母這樣仿真就結(jié)束了。至此我們的六線式步進(jìn)電機(jī)的運動仿真就已全部完成！下面我們進(jìn)行出PCB板（印制電路板）操作。由于我們之前所選的元件里面的數(shù)碼管、按鈕、與步進(jìn)電機(jī)沒有 封裝，所以我們需要在這里先添加這幾種元件的封裝。首先添加按鈕（button）的封裝。先新建一個空白的仿真頁面點 擊下拉式菜單“工具”里面的導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)表到ARES界面就自動彈出一個保存窗口，這里為了便于記憶我們保存為button。保存之后頁面自動跳轉(zhuǎn)到理 button - AEES Professional點擊模型選擇工具欄里2D Graphics框體模式后再點擊黃色的Board Edge選完之后在原理圖編輯

17、窗口里面拉拽一個合適的的窗格由于用的按鈕是四引腳的且四引腳組成5mm*7mm的矩形，所以點 擊圓形穿孔焊盤模式選擇C-40-15，在右邊原理圖編輯窗口里面的黃 色區(qū)域內(nèi)點擊一下如下圖在點的焊盤上面右鍵一下，選擇重復(fù)放置選擇完成之后就又彈出了一個復(fù)制對話框，這里X-Step=5mm，退出對話框。Y-Step=0,復(fù)制個數(shù)為1，點擊“確定現(xiàn)在就有了兩個相距為5mm焊盤。下面分別再執(zhí)行前面的重復(fù)放置操作（注意此時X-Step=0，Y-Step=5mm，復(fù)制個數(shù)為1）。最終有四個如下焊盤之后，再為各個引腳編輯標(biāo)號分別為1、2、3、4 （方法為右鍵 編輯屬性）。效果如下之后在點擊選擇模式冒之后框選一下右

18、邊的黃色區(qū)域，如下： 在菜單欄中選擇庫-創(chuàng)建封裝彈出一個新的對話框，填寫內(nèi)容如下：點擊確定按鈕，保存封裝。利用上述方法可以制作SMG （數(shù)碼管）與六線式步進(jìn)電機(jī)（motor-stepper）的封裝。這里需要注意的是數(shù)碼管有10個引腳， 分兩排。同排各有5個引腳，間距為2.5mm，排與排間距為15mm，分別 命名為 A、B、C、D、E、F、G、H、I、COM。六線式步進(jìn)電機(jī)有6個引腳，分兩排。同排各有3個引腳，間距為 2.5mm，排與排間距為5mm,分別命名為A1、B1、A2、B2、AC、BC。至此我們的封裝工作已經(jīng)全部完成。首先點擊仿真軟件的工具欄中的生成網(wǎng)表并傳輸?shù)紸RES按鈕軟件又新打開了一個制作PCB的頁面，之后又彈出了一個提示框 （如下），點擊確定。又出現(xiàn)了一個封裝選擇器對話框，如下。在里面輸入button （前 面已手工添加過封裝）。輸入完之后點擊“回車”鍵。然后又出現(xiàn)了下一個封裝選擇器對話框，分別依據(jù)器件名稱在封 裝里面輸入button，motor-stepper,smg。待輸完之后，就進(jìn)入了制 作PCB板的頁面。之后點擊模型選擇工具欄中的2D Graphics框體模式垣互亟I?垂壹后在右下角的線形選擇里面選擇Board Edge選完之后在原理