步进电机的单片机控制文档格式.docx
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步进电机单片机数码管
一、方案论证与比较
1、本设计的重点在于对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V）
方案一：
使用多个功率放大器件驱动电机
通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。
但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。
方案二：
使用L298N芯片驱动电机
L298N芯片可以驱动两个二相电机（如图1－1），也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；
可以直接用单片机的IO口提供信号；
而且电路简单，使用比较方便。
图1－1
通过比较，使用L298N芯片充分发挥了它的功能，能稳定地驱动步进电机，且价格不高，故选用L298N驱动电机。
而使用L298N时，可以用L297来提供时序信号，可以节省单片机IO口的使用；
也可以直接用单片机模拟出时序信号，由于控制并不复杂，故选用后者。
2、数码管显示电路的设计
串行接法
设计中要显示4位数字，用74LS164作为显示驱动，其中带锁存，使用串行接法可以节约IO口资源，但要使用SIO，发送数据时容易控制。
并行接法
使用并行接法时要对每个数码管用IO口单独输入数据，占用资源较多。
由于设计中用一块单片机进行控制，资源有限，选择了方案一。
另外，使用锁存也起到节约资源的作用。
二、步进电机控制原理
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。
步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。
其基本原理作用如下：
（1）控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如：
三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C－D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。
（2）控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
（3）控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。
调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
三、理论设计
综和以上选取的方案，总的流程如图3－2所示。
图3－1
1、步进电机驱动电路
通过L298N构成步进电机的驱动电路,电路图如图3－2所示。
通过单片机SPCE061A的IOB8～IOB13对L298N的IN1～IN4口和ENA、ENB口发送方波脉冲信号，起时序图如图3－3所示。
图3－2
图3－3
2、数码管显示电路的设计
数码管的显示驱动使用74LS164，通过SPCE061A的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。
图3－4
3、4x4键盘电路
在设计中，使用了标准的4x4键盘，其电路图如图3－5所示。
单片机的A口低8位为键盘的接口。
尽管设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，我们使用了4x4的键盘。
图3－5
四、程序设计
在进行程序设计的过程中，主要分为五个部分：
双机通讯、语音报数、数字显示、步进电机驱动、键盘；
其中双机通讯的实现和语音报时比较有特点，将其流程简要介绍如下，其他部分见附的程序。
1、双机通讯
图4－1
我们在实现双机通讯的过程中使用了“三次握手”的方式，这是Intle网中成用的数据通讯确认协议，其流程图如图4－1所示。
2、语音报数
程序设计中语音报数使用的是SACM－A2000，考虑到程序比较简单，首先使用了自动报数方式，但发现不能进行连续报数，于是使用了非自动方式，流程图如图4－2所示。
图4－2
五、结果分析与总结
应该说这次课程设计还是基本达到了设计的要求，但是也存在着未能解决的问题，由于在执行语音程序时对资源的消耗比较大，在语音报数的时候会中断步进电机驱动信号的输出，导致电机停转。
为此，我们修改了方案，使用了两块单片机，通过双机通讯来传递信号，遗憾的是问题仍然没有得到解决。
这次步进电机的综合实验我们学到了步进电机、数码管、4*4键盘、语音报数和双机通讯的使用，更重要的是学会了程序出问题时调试的方法，并养成了Debug的习惯，学到了程序出问题后怎样去解决的基本方法。
参考文献：
[1]谢自美《电子线路设计、实验、测试（第二版）》[M]武汉：
华中理工大学出版社，2000.
[2]薛钧义，张彦斌，樊波等《凌阳十六位单片机原理及应用》[M]北京：
北京航空航天大学出版社，2003
HH204步进电机驱动电路
在复费率计度器上的应用
TheapplicationofHH204（stepmotordrivecircuit）tomultiple-expensespowermeter
上海华晖自控设备有限公司陈辉
随着复费率电表在全国电网的大面积普及，对复费率计度器的性价比提出越来越高的要求。
低价格的步进电机驱动芯片HH204能够可靠的应用于复费率计度器的电机驱动。
在驱动力矩、控制信号的灵活性上优于市场上的其他芯片。
一块HH204电路内含四路H桥可以同时驱动一个四相步进电机或者二个二相步进电机，所以一块HH204电路可以完成复费率电机的二个步进电机的驱动电路。
Withthewidelyuseofmultiple-expensespowermeter,usershaveputmuchhigherrequirementsonitsperformanceandprice.HH204,lowpricechipforstepmotordrive,canbeappliedtothemultiple-expensespowermeterwithhighreliability.ThedrivemomentandtheagilityofcontrollingsignalofHH204overmatchedanyotherchipsbeinglaunchedinthemarket.
OneHH204circuit,including4Hbridges,isabletodriveonefour-phasestepmotorortwotwo-phasestepmotors,sooneHH204canperformthefunctionoftwostepmotors’drivecircuit.
HH204用作复费率电表二相四拍步进电机驱动芯片时，每个步进电机仅需要CPU提供三个I/O口，二个步进电机共需CPU提供六个I/O口，但可以利用HH204——1、7与11、17脚使能输入端的控制，将二电机的相同绕组的输入端分别并联（见图1），这样仅用四根MCU的I/O端口就可控制二只步进电机的分别运转。
以市场上大量销售的TJD-1计度器为例，当二组方向输入端口的状态每改变四次，刻度就走进0.01度电量。
这方案比带高价专用IC芯片的计度器仅多用了一根MCU的I/O口线，但价格上最起码下降了30%以上，对电表厂家来说，这是一个非常重要的选择。
下面给出用C51编写的复费率计度器驱动程序。
电表常数选用了3200p/kwh,用T0计数方式，T0对电能计量芯片的CF脚进行计数，满32只脉冲时，使计度器前进0.01度。
当计数器溢出时，响应中断。
用户只需根据硬件情况，稍加修改就可移植到PIC、TI等其它公司的单片机上。
WhenHH204isusedasthechipfortwo-phasefourstepssteppermotorinmultiple-expensespowermeter,eachsteppermotoronlyneedsthreeI/Oports.However,ifweparalleledconnecttwogroupsofdirectioninputportstocontrolENpin1,7andENpin11,17,weareonlyneed4MCUI/Oportstocontroltwosteppermotorsrespectively.TaketheTJD-1asinstance,whenthestateofthetwogroupsofdirectionportsarechangedfourtimes,thescalewillforward0.01.ThisplanusesonemoreMCUI/Olinebutwithcostdropatleast30%thanusesspecializedICchip.
Thefollowingisthedriveprogramofmultiple-expensespowermeterinC51language.
#include"
reg51.h"
sbitEN1=P1^7;
//P1^7使能平电机控制peakperiodmotorcontrol
sbitEN2=P1^6;
//P1^6使能谷电机控制valleyperiodmotorcontrol
sbitD1=P1^5;
//电机数字码motordigitalcode
sbitD2=P1^4;
//电机数字码motordigitalcode
unsignedinttnum;
voidturn_step（bittim,bitbackflag）;
//函数定义functiondefinition
voidturn（bittim,bitbackflag）;
//函数定义functiondefinition
voidtint（）interrupt1//time0计数中断服务程序countinterruptserviceroutine
{
TR0=0;
turn_step（0,1）;
//使平电机反转0.01度enablemotorwh
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