步进电机控制电路设计
黄冈职业技术院
系别:04 机电工程系
专业: 应用电子
班级:二班
设计者:戴久志、邓修海、徐凯
指导老师: 温锦辉
设计课题: 液晶8279步进电机系统
设计时间: 二00七年六月二十号
步进电机控制电路设计
1、系统基本方案
根据设计要求，步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、电源模块、键盘模块、电机驱动模块、步进电机部分。步进电机控制电路基本模块方框图如图1.1所示。
2、系统硬件设计与实现
2．1、步进电机介绍
随着工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要求高精度定位等高新技术领域，步进电机的得到了广泛的应用。步进电机是一种将脉冲信号转化为角位移的执行机构。若在其输入端加入有规律的脉冲信号,就能驱动步进电机按设定的方向移动一定的距离或转动一个角度（称为“步距角”）。从结构上步进电机分为单相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。本次设计使用步进电机分为A、B、C、D四相绕组，每相通电一次称为一拍。四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种工作模式：
⑴、四相单四拍：A-B-C-D；
⑵、四相双四拍：AB-BC-CD-DA；
⑶、四相单八拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA；
⑷、四相双八拍：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB。
步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关，可以改变相序来改变电机的正反转。步进电机每步所旋转角度的大小，称为步距角（βB）。它是由电机本身转子的齿数（Z R）。
一个通电循环内通电节拍数（M Q）决定的。即βB=360/ Z R M Q。电机出厂的步距角是固定的。四相步进电机的步距角为0.90/1.80(表示半步工作时为0.90，整步工作时为1.80)。步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。改变控制脉冲频率，可改变电机转速。
2．2、步进电机驱动模块
步进电机的驱动电路采用常用的电动机驱动芯片L298，它能够接受标准的TTL电平控制信号，驱动电机。L298操作时能提供的电压能达到46V，直流电流4A，具有过热保护功能，逻辑“0”的输入电压达到1.5V。L298在控制器的控制下驱动一个步进电动机，控制器产生L298年需的控制信号，以控制步进电机的运动状态。为了防止定子绕组的电感作用，使得电流切换时产生过电压，步进电机每相绕组两端都须并联一个用天在换相时起续流作用的肖基特二极管。步进电机驱动电路原理图如图2.2.1所示。
图2.2.1 步进电机驱动电路原理图
2．3、控制子程序
2．3．1、四相单四拍正转子程序
四相单四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为 1.80角度顺时针旋转。控制器从端口依次向步进电机的每相输出脉冲信号。每输出一个脉冲信号步进电机转动一定的角度。其工作模式为：A-B-C-D。
;******单四拍正转******
MOV P1,#01H
ACALL DELAY2
MOV P1,#02H
ACALL DELAY2
MOV P1,#04H
ACALL DELAY2
MOV P1,#08H
ACALL DELAY2
2．3．2、四相单四拍反转子程序
四相单四拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为 1.80角度逆时针旋转。其工作模式为：D-C-B-A。
;******四拍反转******
MOV P1,#08H
MOV P1,#04H
ACALL DELAY2
MOV P1,#02H
ACALL DELAY2
MOV P1,#01H
ACALL DELAY2
2．3．3、四相双四拍正转子程序
四相双四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为 1.80角度顺时针旋转。其工作模式为：AB-BC-CD-DA。
MOV P1,#0CH
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
2．3．4、四相双四拍反转子程序
四相双四拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为 1.80角度逆时针旋转。其工作模式为：DA-CD-BC-AB。
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0CH
ACALL DELAY2
2．3．5、四相单八拍正转子程序
四相单八拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度顺时针旋转。其工作模式为：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。
MOV P1,#08H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0CH
MOV P1,#04H
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#02H
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#01H
ACALL DELAY2
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
2．3．6、四相单八拍反转子程序
四相单八拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度逆时针旋转。其工作模式为：DA-D-CD-C-BC-B-AB-A。
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
MOV P1,#01H
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#02H
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#04H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0CH
ACALL DELAY2
MOV P1,#08H
ACALL DELAY2
2．3．7、四相双八拍正转子程序
四相双八拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度顺时针旋转。其工作模式为：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB
MOV P1,#0CH
ACALL DELAY2
MOV P1,#0EH
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#07H
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0BH
ACALL DELAY2
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0DH
ACALL DELAY2
2．3．8、四相双八拍反转子程序
四相双八拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度逆时针旋转。其工作模式为：DAB-DA-CDA-CD-BCD-BC-ABC-AB。
MOV P1,#0DH
ACALL DELAY2
MOV P1,#09H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0BH
ACALL DELAY2
MOV P1,#03H
ACALL DELAY2
MOV P1,#07H
ACALL DELAY2
MOV P1,#06H
ACALL DELAY2
MOV P1,#0CH
ACALL DELAY2
MOV P1,#0EH
ACALL DELAY2
2．4、显示模块
步进电机控制电路的显示模块采用液晶显示，因为液晶显示器与数码管相比，占用空间小、低功耗、无闪烁、降低视觉疲劳等优点。故选用液晶显示器TG12864A。
2．4．1、液晶显示器工作原理
液晶是一种呈液体状的化学物质，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确有序的排列。如果对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿越。液晶显示器的显示原理是在两片玻璃基板上装配向膜，液晶会沿着沟槽配向，具有偶极矩的液晶棒状分了在外加电场的作用下，其排列状态发生变化，使得通过液晶显示器件的光被调制，从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。在控制信号的控制下可以在显示屏上显示不同的字符、数字及图形。液晶显示器由三部分构成：点阵式液晶板、液晶驱动电路和液晶控制电路。
2．4．2、液晶管脚定义
TG12864A液晶显示器有8条数据线，6条控制线。当与控制器相连接时，通过送入数据和指令，就能使模块正常工作。管脚排列如表所示。
接口说明
2．4．3、液晶显示指令描述
1、显示开/关设置
CODE
DB0=H，开显示；DB0=L，关显示。不影响显示RAM(DD RAM)中的内容。
2、设置显示起始行
CODE
Z 地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。
3、设置页地址
CODE
是DD RAM 的行地址，页地址存储在X地址计数器中，A2-A0可表示8页，读写数据对页地址没有影响，除本指令可改变页地址外，复位信号(RST)可把页地址计数器内容清零。
DD RAM地址映像表
4、设置列地址
CODE
对DD RAM进行读写操作后，Y地址自动加一。
5、状态检测
CODE
BF=H：内部正在执行操作； BF=L：空闲状态。
RST=H：正处于复位初始化状态； RST=L：正常状态。
ON/OFF=H：表示显示关闭； ON/OFF=L：表示显示开。
6、写显示数据
CODE
地址计数器自动加1。D7-D0位数据为1表示显示，数据为0表示不显示。写数据到DD RAM前，要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。
7、读显示数据
CODE
读数据前要先执行“设置页地址” 及“设置列地址”命令。
2．4．3、驱动子程序
;功能：初始化
INT: CLR RST
SETB RST
MOV RAM,#3FH
CALL INST
MOV RAM,#0C0H
CALL INST
RET
;功能：写指令命令
INST: PUSH DPH
PUSH DPL
CALL BUSY
MOV DPTR,#LCDIR MOV A,RAM
MOVX @DPTR,A
POP DPL
POP DPH
RET
;功能：写数据命令
DATA_:
PUSH DPH
PUSH DPL
CALL BUSY
MOV DPTR,#LCDDR MOV A,RAM
MOVX @DPTR,A
POP DPL
POP DPH
RET
;功能：检测液晶忙状态BUSY: MOV DPTR,#LCDIR BUSY1: MOVX A,@DPTR
ANL A,#80H
XRL A,#80H
JZ BUSY1
RET
;功能：清屏
CLEAR: MOV R6,#08
MOV R7,#00
CLR0: MOV A,R7
ADD A,#0B8H
MOV RAM,A
CALL INST
MOV RAM,#40H
CALL INST
MOV R3,#64
CLR1: MOV RAM,#00H
CALL DATA_
DJNZ R3,CLR1
INC R7
DJNZ R6,CLR0
RET
2．4．4、液晶连接控制电路图