1、<p>　　使用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的探討</p><p>　　【摘要】本文旨在探討單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，在簡(jiǎn)單介紹不僅電機(jī)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)框架，并根據(jù)實(shí)際電路設(shè)計(jì)程序流程，同時(shí)介紹了設(shè)計(jì)的程序歷程下單片機(jī)的工作流程，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；開(kāi)關(guān)控制；驅(qū)動(dòng)芯片 </p><p>

2、;<b>　　1 概述 </b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們對(duì)生產(chǎn)水平和生活質(zhì)量要求越來(lái)越高。在現(xiàn)代化技術(shù)水平空前發(fā)達(dá)的今天，人們?yōu)榱俗非蟾咝实墓I(yè)生產(chǎn)和高質(zhì)量的日常生活，將電動(dòng)機(jī)應(yīng)用到社會(huì)各行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。伴著微電子技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)在電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域得到了廣泛而又深入的發(fā)展，而步進(jìn)電機(jī)作為繼直流電機(jī)和交流電機(jī)后后的第三類(lèi)電

3、動(dòng)機(jī)，以其獨(dú)特的支持?jǐn)?shù)字化控制的特性，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)下，改變了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的角色，在人類(lèi)的生產(chǎn)生活邁進(jìn)電氣化時(shí)代的過(guò)程中起到了關(guān)鍵性的作用。 </p><p><b>　　2 步進(jìn)電機(jī) </b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰七M(jìn)而轉(zhuǎn)化成線(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元件，它在一種在矩形電脈沖的控制下，按照設(shè)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度從而實(shí)現(xiàn)特定位移的執(zhí)

4、行電機(jī)。當(dāng)有脈沖信號(hào)發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接收器中，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器就會(huì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照既定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，也就是“步距角”，從而實(shí)現(xiàn)固定的位移。對(duì)步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，“步距角”是固定不變的，是步進(jìn)電機(jī)的走一步的距離，屬于步進(jìn)電機(jī)的固有屬性，而對(duì)步進(jìn)電機(jī)所有的控制都是步進(jìn)電機(jī)一步一步“走”出來(lái)的。我們可以通過(guò)設(shè)定發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的電脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)總的角位移，從而實(shí)現(xiàn)位置的改變，通過(guò)控制發(fā)送步進(jìn)電機(jī)電脈沖的頻率來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)角位移的速度和

5、角速度，從而實(shí)現(xiàn)位置上的調(diào)速。 </p><p>　　3 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) </p><p>　　由于步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)字化控制方便、運(yùn)行可靠以及步距角不受外界環(huán)境變化的影響、誤差不長(zhǎng)期積累等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到打印機(jī)、照相機(jī)、雕刻機(jī)等消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等工業(yè)控制以及各種醫(yī)療器械等機(jī)電產(chǎn)品中，單片機(jī)成本低、體較小、易編程等優(yōu)點(diǎn)使其成為步進(jìn)電機(jī)的完美搭檔，在步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)

6、中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向的穩(wěn)定可靠高效的控制。 </p><p>　　3.1基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)框架 </p><p>　　基于單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，配合單片機(jī)最小系統(tǒng)的時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖1.所示，為單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖。 </p><p>　　圖1 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖 &

7、lt;/p><p>　　該控制系統(tǒng)中，其中單片機(jī)型號(hào)為AT89C51，為整個(gè)系統(tǒng)提供控制指令的輸出，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路為單片機(jī)最小系統(tǒng)的所必須的電路，開(kāi)關(guān)控制電路只要是為用戶(hù)提供外部接口來(lái)人為地控制步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)，顯示電路顯示當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，ULN2003芯片是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 </p><p>　　3.2單片機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程 </p><p>　　使

8、用P3端口讀取人為的鍵盤(pán)按鍵的信號(hào)，P0端口控制步進(jìn)電機(jī)的工作模式。 </p><p>　?。?）初始化單片機(jī)，初始化定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)傳送端口，外圍芯片使能以及初始數(shù)據(jù)賦值 </p><p>　?。?）檢查步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)，是否處于使能狀態(tài) </p><p>　　（3）檢測(cè)P3口的狀態(tài) </p><p>　　a.如果正轉(zhuǎn)按鈕被按下，選擇較當(dāng)前

9、定時(shí)器的初始數(shù)據(jù)大的最小值賦值給定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)（單片機(jī)上電是步進(jìn)電機(jī)停止，相當(dāng)于控制信號(hào)頻率為0，定時(shí)時(shí)間無(wú)窮大），然后發(fā)送信號(hào)將步進(jìn)電機(jī)使能，并啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。 </p><p>　　b.如果加速按鈕被按下，選擇較當(dāng)前定時(shí)器的初始數(shù)據(jù)小的最大值賦值給定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，并啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。 </p><p>　　c.如果減速按鈕被按下，選擇較當(dāng)前定時(shí)器的初始數(shù)據(jù)大的最小值賦值給定時(shí)器進(jìn)

10、行定時(shí)，并啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。 </p><p>　　d.如果停止按鈕被按下，停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作，停止改變連接步進(jìn)電機(jī)端口值，并將步進(jìn)電機(jī)使能端無(wú)效。 </p><p>　　e.如果反轉(zhuǎn)按鈕被按下，檢查當(dāng)前定時(shí)器定時(shí)是否處于較小值，如果值較小，先停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作和改變端口值，然后發(fā)送控制信號(hào)為步進(jìn)電機(jī)提供正序換相通電，并判斷P0.0是否為0，如果不是，將其賦值為0，再啟動(dòng)定時(shí)器/

11、計(jì)數(shù)器工作。 </p><p>　　（4）當(dāng)定時(shí)器定時(shí)結(jié)束時(shí)，將當(dāng)前連接步進(jìn)電機(jī)的端口的值取反。 </p><p>　　3.3步進(jìn)電機(jī)工作流程 </p><p>　　根據(jù)上述單片機(jī)程序流程，可以知道步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程。當(dāng)單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，會(huì)看到“停止”的指示燈亮；當(dāng)按下正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，然后按下加速開(kāi)關(guān)后，“停止”指示燈熄滅，“正轉(zhuǎn)”指示燈亮，步進(jìn)電

12、機(jī)按照較小的速度運(yùn)轉(zhuǎn)；然后繼續(xù)按下加速，步進(jìn)電機(jī)速度加快，當(dāng)多次按下加速按鈕后，步進(jìn)電機(jī)不再加速，而是保持一個(gè)較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)；按下“減速”按鈕，步進(jìn)電機(jī)速度減慢；繼續(xù)按下“減速”按鈕，步進(jìn)電機(jī)速度繼續(xù)減慢直到停止運(yùn)轉(zhuǎn)；按下“反轉(zhuǎn)”按鈕，“正轉(zhuǎn)”指示燈熄滅，“反轉(zhuǎn)”指示燈亮；按下“加速”開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度增加；按下“減速”開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度減小。 </p><p><b>　　4 總結(jié) </

13、b></p><p>　　單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)工作，主要是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作特性，按照人為的意愿來(lái)編寫(xiě)程序代碼，并通過(guò)一定的驅(qū)動(dòng)電路或者芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。當(dāng)然，在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中還有很多細(xì)節(jié)應(yīng)該注意，比如在步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)要求此時(shí)轉(zhuǎn)速較小，以免破壞步進(jìn)電機(jī)等，從而使單片機(jī)提供穩(wěn)定的信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b><

14、/p><p>　　[1]顧永南.基于PLC的步進(jìn)電機(jī)控制方法分析[J].電源技術(shù)應(yīng)用.2013（10） </p><p>　　[2]趙敏，劉新妹，李曉飛.步進(jìn)電機(jī)變速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].可編程控制器與工廠(chǎng)自動(dòng)化.2013（12） </p><p>　　[3]馬麗.基于單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息.2013（24） </p><