步进电机的单片机控制硬件系统设计_熊超美
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现一、本文概述本文旨在探讨基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现。
随着自动化技术的快速发展，步进电机在各种机械设备中得到了广泛应用，如打印机、机器人、数控机床等。
步进电机控制系统作为其核心组成部分，对于提高设备的运行精度和稳定性具有重要意义。
因此，本文将对基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、硬件组成、软件编程等方面进行详细阐述，并通过实验验证系统的可行性和有效性。
本文将对步进电机的基本原理和控制方式进行介绍，为后续系统的设计奠定基础。
将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的硬件组成，包括单片机、步进电机驱动器、电源电路等关键部件的选型与连接。
在此基础上，本文将深入探讨步进电机控制系统的软件编程，包括控制算法的实现、驱动程序的编写等。
本文将通过实验验证基于单片机的步进电机控制系统的性能，分析其优缺点，并提出改进方案。
通过本文的研究，可以为步进电机控制系统的设计提供理论支持和实践指导，推动步进电机在自动化领域的应用发展。
本文的研究也为基于单片机的其他控制系统设计提供了有益的参考和借鉴。
二、步进电机及其工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度与输入的脉冲数成正比，因此也被称为脉冲电机。
步进电机不同于传统的交流或直流电机，其不需要依靠外部电源进行连续供电，而是通过接收一系列离散的脉冲信号，以固定的步长进行旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是由多个电磁铁组成的环形结构，每个电磁铁对应一个特定的步进角度。
而转子则是一个永磁体，它在电磁铁的磁场作用下进行旋转。
当定子上的电磁铁按照特定的顺序和时序进行通电和断电时，转子就会按照固定的步长进行旋转。
步进电机的工作原理可以简单概括为“磁阻最小原理”。
当定子上的电磁铁通电时，会在其周围产生磁场，转子上的永磁体在磁场的作用下会受到力矩的作用，从而发生旋转。
当转子旋转到某个位置时，其上的永磁体与定子上的电磁铁之间的磁阻达到最小，此时转子就稳定在该位置。
步进电机的单片机控制硬件系统设计
位 机 的串行 通 讯 过 程 中 的 电平 转 换 ， 即将 Ｒ ２ ２对 Ｓ３ 地对 称 的 １ 逻辑 电平 转 换 成 ５ Ｖ 的 Ｔ Ｌ电平 。 ２Ｖ Ｔ
接线 图 中 ， 除一些 必要 的电源 和 电容 的连 接外 ， １ 其 ０ 口 Ｔ１Ｎ与 单 片 机 的 Ｔ Ｄ端 相 接 ， ｌ Ｘ ９口 Ｒ ０ＵＴ端 ２
第２ ７卷 第 ２期
２ ｌ 年 ２月 ０１
ＨＵＮＡＮ Ｎ０ＮＦ ＥＲＲＯＵＳ Ｍ Ｅ ＴＡＬ Ｓ
湖 南有 色金 属
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步 进 电机 的单 片机 控制 硬件 系 统设 计
熊超 美
（ 北 地 质 勘 查 装 备 中心 ， 北 武 汉 湖 湖 ４０３ ） ３０ ４
摘
要 ： 章 以 ２ Ｂ Ｊ ８步 进 电机 为 例 ， Ｓ Ｃ ９ ５ 文 ８ Ｙ 一４ 以 Ｔ ８ Ｃ ２单 片 机 为 控 制 核 心 ， 串 行 通 讯 接 口 为 程 以
３ １ 单 片机 最小应 用 系统 的 电路 ．
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６ ２
湖 南有 色金属
第２ ７卷
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序下载通道 ， Ｄｏｅ ９ Ｅ为 电路设计 平台 ， 步进 电机及其 控制方 法进行 了论述 ， 以 ｒｔ ９ Ｓ １ 对 设计 了硬件 接
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单片机课程设计-单片机控制步进电机
单片机课程设计-单片机控制步进电机单片机课程设计单片机控制步进电机一、引言在现代自动化控制领域，步进电机以其精确的定位和可控的转动角度，成为了众多应用场景中的关键组件。
而单片机作为一种灵活、高效的控制核心，能够实现对步进电机的精确控制，为各种系统提供了可靠的动力支持。
本次课程设计旨在深入研究如何利用单片机来有效地控制步进电机，实现特定的运动需求。
二、步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。
它由定子和转子组成，定子上有若干个磁极，磁极上绕有绕组。
当给绕组依次通电时，定子会产生磁场，吸引转子转动一定的角度。
通过控制通电的顺序和脉冲数量，可以精确地控制电机的转动角度和速度。
三、单片机控制步进电机的硬件设计（一）单片机的选择在本次设计中，我们选用了常见的_____单片机。
它具有丰富的引脚资源、较高的运算速度和稳定的性能，能够满足控制步进电机的需求。
（二）驱动电路为了驱动步进电机，需要使用专门的驱动芯片或驱动电路。
常见的驱动方式有全桥驱动和双全桥驱动。
我们采用了_____驱动芯片，通过单片机的引脚输出控制信号来控制驱动芯片的工作状态，从而实现对步进电机的驱动。
（三）接口电路将单片机的引脚与驱动电路进行连接，需要设计合理的接口电路。
接口电路要考虑信号的电平匹配、抗干扰等因素，以确保控制信号的稳定传输。
四、单片机控制步进电机的软件设计（一）控制算法在软件设计中，关键是确定控制步进电机的算法。
常见的控制算法有脉冲分配法和步距角细分法。
脉冲分配法是根据电机的相数和通电顺序，按照一定的时间间隔依次输出控制脉冲。
步距角细分法则是通过在相邻的两个通电状态之间插入中间状态，来减小步距角，提高电机的转动精度。
（二）程序流程首先，需要对单片机进行初始化设置，包括引脚配置、定时器设置等。
然后，根据用户的输入或预设的运动模式，计算出需要输出的脉冲数量和频率。
通过定时器中断来产生控制脉冲，并按照预定的顺序输出到驱动电路。
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种电动机，能够将电脉冲信号转换为机械转动。
它具有结构简单、运行平稳、响应速度快、定位精度高等特点，广泛应用于各种机械设备中。
本文主要介绍基于MSP430单片机的步进电机控制系统的设计。
1.系统硬件设计步进电机控制系统的硬件设计需要包括MSP430单片机、步进电机、电源以及其他辅助电路。
1.1MSP430单片机MSP430系列是由德州仪器公司推出的一款低功耗、高性能的16位单片机。
它具有低功耗、高计算性能、丰富的接口资源等特点，非常适合用于步进电机控制系统。
1.2步进电机步进电机是由转子、定子、绕组和传感器组成，可以完成定距离的转动。
根据具体需求，可以选择不同类型的步进电机，如单相、双相、两相、三相等。
1.3电源步进电机控制系统需要提供稳定的电源供电。
可以采用直流电源或者交流电源，具体电压和电流根据步进电机的额定参数确定。
1.4辅助电路辅助电路包括电机驱动电路、电流控制电路、保护电路等。
电机驱动电路可以选择使用驱动芯片，如L293D芯片，来驱动步进电机。
电流控制电路用于控制步进电机的电流大小，保护电路用于保护步进电机不受过电流、过压等问题的影响。
2.系统软件设计步进电机控制系统的软件设计需要编写相应的程序代码，并通过MSP430单片机来控制步进电机的运动。
2.1硬件初始化在软件设计开始之前，需要对MSP430单片机的相关硬件进行初始化设置。
包括设置时钟源、引脚功能、定时器等。
根据具体的单片机型号，可以参考官方提供的资源来进行初始化设置。
2.2电机控制算法步进电机的控制主要通过控制电流脉冲来实现。
根据步进电机的型号和控制要求，可以选择不同的控制算法，如单相步进、双相步进或者微步控制等。
通过控制电流脉冲的频率、信号大小来控制步进电机的转动方向以及速度。
2.3交互界面设计可以通过开发板上的按键、液晶显示屏、串口等方式，设计一个交互界面，用于用户输入控制命令、设置参数以及显示系统状态等。
基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计-毕业论文
本科毕业设计（论文）题目基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计学生姓名学号教学院系电气信息学院专业年级\指导教师职称单位辅导教师职称单位摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。
具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机加、减速控制，正反转控制、步数控制，系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；硬件是以AT89C52单片机为核心的控制电路，主要包括：键盘电路、步进电机的驱动电路等。
本文用Keil软件编写C语言程序，与汇编语言相比，C语言在功能上、结构上、可维护性上有明显的优势。
Keil提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案，通一个集成开发环境将这些部分组合在一起。
并用Proteus软件仿真单片机及外围器件。
关键词：步进电机控制系统；调速；单片机AbstractStepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C52 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. This software is written using Keil with C language program . Compared with assembly language , C language’s function , structure , maintainability, has obvious advantages. Keil Software offers including C compiler, macro assembler , linker, library manager and a powerful simulation debugger , as well as a complete development program , through an integrated development environment for these parts together . Microcontroller simulation with Proteus software and peripheral devices .Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Compu目录1绪论 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (1)2 步进电机概述 (3)2.1 步进电机的分类 (3)2.2 步进电机的原理 (3)2.3 步进电机的变速控制 (4)3 控制系统硬件设计 (7)3.1 硬件结构图 (7)3.2 各个模块分析 (7)3.2.1电源电路 (7)3.2.2晶振电路 (8)3.2.3 复位电路 (9)3.2.4键盘控制电路 (9)3.2.5 AT89C52单片机 (10)3.2.6步进电机驱动电路 (13)4 控制系统软件设计 (15)4.1 系统软件主流程图 (15)4.2 Proteus仿真软件 (15)4.3 Keil软件 (16)4.4 Protel 99SE (17)5 系统调试与分析 (19)Proteus仿真 (19)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录.............................................................................................................................. 错误！未定义书签。
步进电机的单片机控制系统的设计
步进电机的单片机控制系统的设计一、本文概述随着工业自动化的快速发展，步进电机作为一种重要的执行元件，在精密控制、定位、速度调节等领域得到了广泛应用。
单片机作为一种集成度高、控制灵活、成本较低的微控制器，成为了步进电机控制的核心。
本文将详细介绍步进电机的单片机控制系统的设计，包括系统的硬件组成、软件设计以及实现的功能。
通过本文的学习，读者将能够掌握步进电机控制的基本原理和方法，了解单片机在步进电机控制中的应用，为实际工程应用提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍步进电机的基本工作原理和分类，以及单片机控制系统的总体设计方案。
接着，详细阐述硬件设计中的关键问题，包括步进电机的驱动电路、单片机的选型与外围电路设计等。
在软件设计部分，将介绍步进电机的控制算法、程序流程以及关键代码的实现。
通过实例分析，展示单片机控制系统在步进电机控制中的实际应用效果。
本文旨在为从事工业自动化、电机控制、单片机应用等领域的读者提供一份全面、实用的参考资料，同时也为相关领域的研究人员和工程师提供有益的借鉴和启示。
二、步进电机的工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度是离散的，而不是连续的。
步进电机的旋转角度由输入到电机的脉冲数量决定，因此，步进电机也被称为脉冲电机。
步进电机的主要特点是可以实现精确的角度控制，因此在许多需要高精度定位的应用中得到了广泛应用。
步进电机的工作原理基于电磁效应。
电机内部通常包含多个电磁线圈，每个线圈对应一个特定的磁极。
当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场会与电机内部的永磁体相互作用，使电机转动。
通过改变电流的方向和顺序，可以控制电机的转动方向和角度。
步进电机的转动通常被分为几个步骤，每个步骤对应一个脉冲信号。
例如，一个四相步进电机通常会被分为四个步骤，每个步骤对应一个90度的旋转。
当电机接收到一个脉冲信号时，它会转动到下一个步骤，从而实现精确的角度控制。
为了实现步进电机的精确控制，需要使用单片机等控制器来生成脉冲信号。
步进电机的单片机控制系统的设计
步进电机的单片机控制系统的设计摘要: 采用8051 单片机来控制步进电机,实现了软件与硬件相结合的控制方法。
用软件代替环形分配器,达到了对步进电机的最佳控制。
采用的H - 桥驱动器使步进电机在开环状态下达到较高的变速转速,同时断电相不产生负的转矩分量,其能量被输入到电源,即将接通的下一相中去,增大了电流容量,提高了其工作的可靠性。
1 引言本文主要研究基于8051 单片机的步进电机的驱动器,驱动采用H - 桥驱动电路,使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、加减速及细分等各种操作。
文中所设计的H - 桥驱动电路可使步进电机具有更高的性能,同时把数字电路与驱动电路隔离开,避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。
2 控制系统的硬件设计步进电机的单片机控制系统硬件原理图如图1所示。
图1 步进电机的单片机控制系统硬件原理图系统中采用并行控制,用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。
键盘作为一个外部中断源,设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能,采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序,完成对步进电机的最佳控制,显示器及时显示正转、反转速度等状态。
由于篇幅有限,在此仅给出H - 桥驱动电路和DPA 转换接口电路的设计。
(1) H - 桥驱动电路的设计H - 桥驱动电路如图2 所示。
其主电路的功率三级管使用4 个VMOS - FET 分为Q1 和Q4 及Q2和Q3 两组。
其中,Q1 和Q3 为低电平导通高电平关断;Q2 和Q4 为高电平导通, 低电平关断。
采用LM339 比较器作为电流检测元件,改变其输入参考电压,即可改变流过电机绕组的最大电流。
比较器用一个DPA 转换器来控制其参考电压,使其为一阶梯变化的电压值,可以实现对步进电机的细分控制。
图2 H - 桥驱动电路采用耦合变压器驱动VMOS 功率管Q1 和Q3 ,使其不存在静态导通条件。
同时用7406 反向器和74LS00 组成逻辑电路提供VMOS 功率管栅极电压,其输出电压为10～15 V ,可以保证VMOS 功率管可靠截止和导通。
基于51单片机的步进电机控制系统设计
基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机，具有定角度、定位置、高精度等特点，在许多领域得到广泛应用，如机械装置、仪器设备、医疗设备等。
本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
一、硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。
1.51单片机选择由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制，所以需要一个性能较高的单片机。
本设计选择51单片机作为主控芯片，因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。
2.外部电源步进电机需要较高的电流供给，因此外部电源选择稳定的直流电源，能够提供足够的电流供电。
电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。
3.步进电机驱动模块步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分，它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号，控制步进电机准确转动。
常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。
4.其他辅助电路为了保证步进电机控制系统的稳定运行，还需要一些辅助电路，如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。
这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。
二、软件设计1.系统初始化系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。
根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。
2.步进电机驱动程序步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。
脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。
脉冲信号可以通过定时器产生，也可以通过外部中断产生。
3.运动控制算法步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。
开环控制简单，但无法保证运动的准确性和稳定性；闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成，从而实现精确的运动控制。
4.其他功能设计根据具体的应用需求，可以加入其他功能设计，如速度控制、位置控制、加速度控制等。
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作者简介:熊超美(1958-),男,工程师,主要从事选矿设备电气自动化及电路设计工作。
步进电机的单片机控制硬件系统设计熊超美(湖北地质勘查装备中心,湖北武汉 430034)摘 要:文章以28BYJ -48步进电机为例,以ST C89C52单片机为控制核心,以串行通讯接口为程序下载通道,以protel99SE 为电路设计平台,对步进电机及其控制方法进行了论述,设计了硬件接口。
该设计具有通用性,对于不同步进电机,可以通过修改相应的电路及相关程序实现,提高了系统控制的灵活性。
此种方法高效、方便、成本低廉,在实际应用中有着很高的利用价值。
关键词:步进电机;ST C 单片机;控制系统中图分类号:TD68 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2011)01-0061-04 为了提高步进电机硬件系统控制的灵活性,以28BYJ -48步进电机为例,以STC89C52单片机为控制核心,以串行通讯接口为程序下载通道,以Pro -tel99SE 为电路设计平台设计的硬件接口,对于不同步进电机,可以修改相应的电路及相关程序实现,在实际应用中有极高的利用价值。
1 步进电机的控制硬件系统步进电机的单片机控制系统硬件原理图如图1所示。
图1 系统控制硬件结构示意图用内部含Flash 存储器的单片机STC89C52RC [1]作为核心部件,并配以晶振电路,复位电路,通过扩展外围设备及接口电路完成整个系统对步进电机的控制。
本系统环形分配功能由单片机系统实现,采用软件编程的办法实现脉冲分配。
2 串行通讯接口本系统中所使用的串行通讯芯片为MAX232[2]。
RS232-C 是标准的串行通讯的协议,也就是说它是用于相关设备进行串行通讯所使用的标准。
2.1 串行通讯接口的优点所谓串口类似于一条车道,而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位(一个字节)数据。
由于8位通道之间的互相干扰,传输时速度就受到了限制,所以并不比串口快。
而且当传输出错时,要同时重新传8个位的数据。
串口没有干扰,传输出错后重发一位就可以了,因而传输速度要比并口快。
所以,它通常是用来作为跟PC 机和单片机进行通讯的首要选择。
本文也正是利用了它的这一特点。
2.2 串口的硬件连接图串口的硬件连接图如图2所示。
图2中最左边的D 形9针接口是与上位机的接口,MAX232CPE 是电平转换芯片,实现单片机与上位机的串行通讯过程中的电平转换,即将RS232对地对称的12V 逻辑电平转换成5V 的T TL 电平。
接线图中,除一些必要的电源和电容的连接外,其10口T1IN 与单片机的TXD 端相接,9口R2OUT 端与单片机的RXD 端相接,实现单片机与上位机的通讯,用来向单片机中烧写程序。
3 单片机最小应用系统3.1 单片机最小应用系统的电路单片机最小应用系统的电路如图3所示。
61第27卷第2期2011年2月湖南有色金属H UNA N N ON FERRO US M ETA LS图2 串口的硬件连接图 图3 单片机最小应用系统3.1.1 时钟电路[3]S TC89C52RC虽然有内部振荡电路,但要形成时钟,必须外部附加电路。
80C51单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。
本文采用内部时钟方式,利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件,内部的振荡电路便产生自激振荡。
本设计采用最常用的内部时钟方式,即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。
振荡晶体可在1.2MHz到12MHz之间选择。
电容值无严格要求,但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响,CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值,在本设计中,振荡晶体选择11.0592MHz,电容选择30pF。
在制作电路板时,晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装,以减少寄生电容,更好地保证振荡器稳定和可靠地工作。
为了提高温度稳定性,应采用62湖南有色金属第27卷NPO 电容。
3.1.2 复位电路[3]S TC89C52RC 的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RST 通过一个斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要Vcc 的上升时间不超过1ms ,就可以实现自动上电复位。
时钟频率用12M Hz 时C 取22μF ,R 取1k Ψ。
除了上电复位外,有时还需要按键手动复位。
本设计就是用的按键手动复位。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中电平复位是通过RST 端经电阻与电源Vcc 接通而实现的。
时钟频率选用12M Hz 时,C 取22μF ,R0取100Ψ,R1取1k Ψ。
3.2 单片机的选择51系列的应用目前来说也是最为广泛的,所以理所当然地选择了51系列。
但同时考虑到后续过程中程序的烧写问题,选择了能够通过串口进行程序烧写的STC89C52RC ,虽然对于本文应用到的硬件资源来说,用这个单片机有点浪费,但考虑到主要矛盾是程序下载的更便宜解决方法,综合考虑就选择了用S TC89C52RC 作为控制芯片。
4 硬件接口和脉冲驱动电路4.1 电机的接口定义实际接线红线接电源5V ;定义橙色线为A 相,接P1.0口;黄色线为B 相,接P1.0口;粉色线为C 相,接P1.2口;蓝色线为D 相,接P1.3。
由所选电机作如下接线设定:P1.0接A 相(橙色线),P1.1口接B 相(黄色线),P1.2口接C 相(粉色线),P1.3口接D 相(蓝色线),由于本设计中有一部分是用到两个电机的,另一个电机接线定义如下:P1.4口接A 相,P1.5口接B 相,P1.6口接C 相,P1.7口接D 相。
4.2 电机驱动对电机的驱动实际上是功率的放大。
因为无论是选择硬件环还是软件环分,其输出的功率极小(只有几毫安的电流),这样就必须将其经过功率放大器进行放大,才能给绕组提供足够的驱动电流,而且步进电机有几相就需要几组功率放大驱动。
步进电机工作系统如图4所示。
图4 步进电机的工作系统框图4.3 驱动芯片的选择由于集成电路的飞速发展,现在无需自己搭建驱动电路[13],可以很方便地直接选用驱动芯片。
考虑到通用性及性能,本设计选择最较常用的驱动芯片ULN2003作为电机驱动。
因为ULN2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA ,并且能够在关态时承受50V 的电压,输出还可以在高负载电流并行运行,刚好能够满足步进电机运转对高电流的需求。
4.4 步进电机工作电路图步进电机的工作电路图如图5所示。
整个系统起初拟定的是采用一个USB 电源供电,实际使用电路时发现仅使用这个电源只能驱动一个电机工作,其他部分均因为电流不足而无法工作,故又增加一个电源,对ULN2003和电机单独采用9V 干电池供电,改进之后发现各部分均能正常工作。
唯一欠缺的是,单片机与驱动芯片之间没加光电隔离[4]以防干扰,不过这也是考虑本系统的被控制对象较单一(只有两个电机和一个四门数码管)的缘故。
4.5 速度显示电路[5]本设计中用两片4位八段数码管LG3641BH 作显示器,并具有双重功能,在单个电机作加减速运动时动态显示[3]电机的各时间段的不同速度;在两电机作直线插补运动时分两位用十六进制显示各电机所走的步数。
由于单片机的输出功率比较小需要使用驱动,选择相对较为便宜的驱动方法———三极管驱动[2]LED 位选线。
硬件电路图如图6所示。
图6中,数码管为共阳极型的,采用PNP 型的三极管作为驱动。
5 结束语该设计具有通用性,对于不同步进电机,可以通63第2期熊超美:步进电机的单片机控制硬件系统设计图5 步进电机工作电路图图6 显示电路过修改相应的电路及相关程序实现,提高系统控制的灵活性。
该方法高效、方便、成本低廉,在实际应用中有着很高的利用价值。
结果表明,该步进电机控制系统能实现预期的走步和两轴协调运行,达到了较好的控制效果。
参考文献:[1] 徐进强.基于STC 单片机的经济型步进电机控制系统[J ].现代电子技术,2009,(14):197-199.[2] 王海波,吴晓光,李沛,等.基于AT89S52单片机的步进电机控制系统设计[J ].万方数据,2009,11:161-162.[3] 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2000.[4] 刘兴辉,毕国玲.步进电机的单片机控制系统研制[J ].辽宁大学学报自然科学版,2007,(4):319-321.[5] 李正浩,姜宝钧,邓兴成.51单片机在LED 数码管显示中的应用[J ].实验科学与技术,2006,12(增刊):95-98.收稿日期:2010-10-26Single -chip Control Hardware System Design of Stepper MotorXIONG Chao -mei(Hubei G eological Prospecting Equipment Center ,Wuhan 430034,China )A bstract :Taking the 28BYJ -48stepper motor as an example ,the STC89C52single -chip as the control core ,the serial communication connection as the procedure downloading channel ,by the protel99SE circuit design platform ,the paper has carried on the elabo ration to the stepper moto r and its control method ,and designed the hardw areinterface .The design has versatility ,regarding different stepper moto rs ,and it mig ht realize to enhance the sys -tem s control flexibility through modifying the circuit and related procedures .This method is highly effective ,con -venient and cost is low ,so it has the very high use value in the practical application .Key words :stepper motor ;stc single -chip ;control system64湖南有色金属第27卷。