51单片机PWM细分控制步进电机的研究初稿.docx
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51单片机PWM细分控制步进电机的研究初稿
51单片机PWM细分控制步进电机的研究初稿
为什么要PWM细分呢？
因为这样可以是步进电机运行平稳、减小噪音、增大转速（MAX的）、增加力矩……
为什么要强调是51单片机呢？
因为51单片机没有硬件PWM模块，所以只能软件模拟了……
研究这玩意儿，我走了许多弯路，看了许多文献，最后发现，尽信书不如无书……
就用28系列4相5线电机来说吧。
整步驱动（四相四拍）时序为：
A相
B相
C相
D相
1拍
1
0
0
0
2拍
0
1
0
0
3拍
0
0
1
0
4拍
0
0
0
1
我想没人用这样的方式来驱动吧，这震动也太大了。
2细分驱动（四相八拍）时序为：
A相
B相
C相
D相
1拍
1
0
0
0
2拍
1
1
0
0
3拍
0
1
0
0
4拍
0
1
1
0
5拍
0
0
1
0
6拍
0
0
1
1
7拍
0
0
0
1
8拍
1
0
0
1
不需要PWM，我想用着方式驱动的人最多吧。
PWM6细分驱动（四相24拍）时序为：
其中的0.97、0.87、0.70、0.50、0.26分别是COS15°、COS30°、COS45°、COS60°和COS75°的近似值。
根据我参看的那些专门研究步进电机的大佬们的论文，他们说步进电机中所有线圈中同一时间电流和为0，就是说我上面的那个时序图中凡是数值为0的地方，其实是应该有相应的负值或零值存在的，使得每一拍四相线圈数值加起来为0，但我就想不通了，要是这样，那怎么使得每相线圈中电流既能正着流，又能反着流？
好像我的ULN2003驱动板没这功能吧！
所以我采用笨办法，把凡是负数的地方全改为了0，管他的！
可能这也是使我用此时序驱动电机不理想的原因吧……最后通过不断试验发现，以此时序驱动电机，震动大、噪音强、转速慢还外加力矩小，一无是处，连4相8拍都不如，真是欲哭无泪……
通过分析4相24拍和4相8拍的时序图，我发现，4相8拍方式下磁力矩的大小的和最小为1，最大为1.414，在半步处！
而4相24拍的磁力矩的大小的和最小为1，最大为1.183，也在半步处，难怪了，半步时，转子的小齿离两通电线圈是最远的，此时磁力矩大小和不如4相8拍，那么力矩肯定也就没4相8拍的大了……
所以我重新更新后的时序为：
使用这一时序后，终于让我体会到了细分的优越，和4相8拍比起来振动小了，力矩大了。
在PWM的每个周期中，肯定是时序图中数值大的线圈先通电，然后才是小的，一个周期结束后，所有线圈断电。
所以得建立一个描述每拍中是哪一个相（线圈）先通电，哪一个相后通电的数组，以上面的时序图为准，建立的数组为：
djsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3};
//djsx[2][24]中的第一维储存的的就是先通电的线圈的相数，第二维是拍数
时序图中每一相后的众多数字，可以看成是其在某一拍中需要通电的时间，分析发现，其是有规律的，每隔6拍重复出现一次，由于先通电的都是在每一拍中要一直通电，所以用数组表式剩下某相在某一拍中通电起始时间和通电的时间：
ys[2][5]={1-0.27,1-0.57,1-1,1-0.57,1-0.27,0.27,0.57,1,0.57,0.27}={0.73,0.43,0,0.43,0.73,0.27,0.57,1,0.57,0.27};
当51单片机工作在65.536MHz时，每微秒5.461个机器周期，PWM频率为5000Hz时，每周期200微秒，也就是说每周期1092个机器周期，所以ys数组变换为：
ys[2][5]={797,470,0,470,797,295,622,1092,622,295};
由于51的定时器分为TH和TL，并且是每机器周期加1，直到溢出中断，所以ys数组得再加一维，分别用来贮存TL和TH，所以变换为：
ys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254};
程序源代码为：
#include;
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodedjsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3};
ucharcodeys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254};
ucharcodepout[4]={1,2,4,8};
charcount,count_x,count_b,bs=0;
charxzbs=1;//正转为1，倒转为-1
ucharxzsd=6;//我的28电机测试最小为6，此数值越小，转速越快
voidTime0_Init（）
{
TMOD=0x01;
IE=0x82;
TH0=0xff;
TL0=0xbd;
TR0=1;
}
voidTime0_Int（）interrupt1
{
switch（bs）
{
case0:
if（count_x==0）
{
TL0=187;
TH0=251;
P1=pout[djsx[0][count_b*6]];
count++;
break;
}
if（count_x!
=3）
{
TL0=ys[0][count_x-1][0];
TH0=ys[0][count_x-1][1];
P1=pout[djsx[0][count_b*6+count_x]];
bs=1;
break;
}
P1=pout[djsx[0][count_b*6+3]];
case1:
TL0=ys[1][count_x-1][0];
TH0=ys[1][count_x-1][1];
P1=P1+pout[djsx[1][count_b*6+count_x]];
bs=0;
count++;
}
if（bs==0）
{
if（count==xzsd）
{
count=0;
count_x=count_x+xzbs;
}
if（count_x==6）
{
count_x=0;
count_b++;
}
if（count_x==-1）
{
count_x=5;
count_b--;
}
if（count_b==4）count_b=0;
if（count_b==-1）count_b=3;
}
}
voidmain（）
{
P1=0;
Time0_Init（）;
while
（1）;
}
完毕！
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