整理用单片机控制步进电机.docx

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整理用单片机控制步进电机

用单片机控制步进电机 

 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说：

当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

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一、步进电机常识

   常见的步进电机分三种：

永磁式（PM）,反应式（VR）和混合式（HB）,永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。

在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相：

两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛。

2.量化环境影响后果二、永磁式步进电机的控制

   下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例,来介绍如何用单片机控制步进电机。

   图1是35BY型永磁步进电机的外形图,图2是该电机的接线图,从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有5根引出线。

要使用步进电机转动,只要轮流给各引出端通电即可。

将COM端标识为C,只要AC、C、BC、C,轮流加电就能驱动步进电机运转,加电的方式可以有多种,如果将COM端接正电源,那么只要用开关元件（如三极管）,将A、、B、轮流接地。

   下表列出了该电机的一些典型参数：

表1　35BY48S03型步机电机参数

型号步距角相数电压电流电阻最大静转距定位转距转动惯量

35BY48S037.54120.2647180652.5

   有了这些参数,不难设计出控制电路,因其工作电压为12V,最大电流为0.26A,因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动,通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断,电路如图3所示。

开机时,P1.4~P1.7均为高电平,依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行,注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。

如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间,而要改变电机的转动方向,只要改变各线圈接通的顺序。

图1　35BY48S03型步进电机外形图

（二）环境影响经济损益分析的步骤

（5）法律、行政法规和国务院规定的其他建设项目。

图2　35BY48S03型步进电机的接线图

图3　单片机控制35BY48S03型步进电机的电路原理图

三、步进电机的驱动实例

   要求：

控制电路如图3所示,开机后,电机不转,按下启动键,电机旋转,速度为25转/分,按下加1键,速度增加,按下减1键,速度降低,最高速度为100转/分,最低转带为25转/分,按下停止键,电机停转。

速度值要求在数码管上显示出来。

（4）跟踪评价的结论。

1．要求分析

   按上面的分析,改变转速,只要改变P1.0~P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求,这个时间不应采用延时来实现,因为会影响到其他功能的实现。

这里以定时的方式来实现。

下面首先计算一下定时时间。

按要求,最低转速为25转/分,而上述步进电机的步距角为7.5,即每48个脉冲为1周,即在最低转速时,要求为1200脉冲/分,相当于50ms/脉冲。

而在最高转速时,要求为100转/分,即48000脉冲/分,相当于12.5ms/脉冲。

可以列出下表

表1　步进电机转速与定时器定时常数关系

速度单步时间（us）TH1TL1实际定时（us）

255000076049996.8

26480778223648074.18

2746296898646292.61

2844643957344640.155

……………

10012500211012499.2

   表中不仅计算出了TH1和TL1,而且还计算出了在这个定时常数下,真实的定时时间,可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。

表中TH1和TL1是根据定时时间算出来的定时初值,这里用到的晶振是11.0592M。

有了上述表格,程序就不难实现了,使用定时/计数器T1为定时器,定时时间到后切换输出脚即可。

2．程序实现

   定义DSB－1A实验板的S1为启动键,S2为停止键,S3为加1键,S4为减1键,程序如下：

StartEndbit 01H;起动及停止标志

MinSpd EQU25 ;起始转动速度

MaxSpd  EQU100;最高转动速度

Speed DATA23H;流动速度计数

DjCount DATA24H;控制电机输出的一个值,初始为11110111

HiddenEQU10H;消隐码

CounterDATA57H;显示计数器

DISPBUFDATA58H;显示缓冲区

   ORG   0000H

   AJMP  MAIN

ORG000BH

JMPDISP

ORG001BH

JMPDJZD

   ORG    30H

MAIN:

   MOV  SP,#5FH

   MOV  P1,#0FFH

MOVA,#Hidden

MOVDispBuf,A

MOVDispBuf+1,A

MOVDispBuf+2,A

MOVDjCount,#11110111B

   MOV  SPEED,#MinSpd;起始转动速度送入计数器

   CLR   StartEnd;停转状态

MOVTMOD,#00010001B;

MOVTH0,#HIGH（65536-3000）

MOVTL0,#LOW（65536-3000）

MOVTH1,#0FFH;

MOVTL1,#0FFH

SETBTR0

SETBEA

SETBET0

SETBET1

安全评价可针对一个特定的对象，也可针对一定的区域范围。

LOOP:

 ACALL  KEY  ;键盘程序

   JNB    F0,m_NEXT1;无键继续

   ACALL  KEYPROC ;否则调用键盘处理程序

m_NEXT1:

MOVA,Speed

MOVB,#10

DIVAB

MOVDispBuf+5,B;最低位

MOVB,#10

DIVAB

MOVDispBuf+4,B

MOVDispBuf+3,A

JBStartEnd,m_Next2

CLRTR1;关闭电机

JMPLOOP

ORLP1,#11110000B

m_Next2:

SETBTR1;启动电机

   AJMP  LOOP ;主程序结束

;---------------------------------------

D10ms:

……

;---------延时程序,键盘处理中调用

KEYPROC:

   MOV    A,B ;获取键值

   JB     ACC.2,StartStop ;分析键的代码,某位被按下,则该位为1

   JB     ACC.3,KeySty

   JB     ACC.4,UpSpd

   JB     ACC.5,DowSpd

   AJMP   KEY_RET

StartStop:

   SETBStartEnd   ;启动

   AJMP   KEY_RET

KeySty:

CLRStartEnd;;停止

   AJMP   KEY_RET

UpSpd:

   INC    SPEED;

   MOV   A,SPEED

   CJNE   A,#MaxSpd,K1;到了最多的次数？

   DEC    SPEED;是则减去1,保证下次仍为该值

K1:

   AJMP   KEY_RET

DowSpd:

   DEC    SPEED

   MOV    A,SPEED

   CJNE   A,#MAXSPD,KEY_RET;不等（未到最大值）,返回

MOVSPEED,#MinSpd;

KEY_RET:

   RET

KEY:

……获取键值的程序

   RET

DjZd:

;定时器T1用于电机转速控制

PUSHACC

PUSHPSW

MOVA,Speed

SUBBA,#MinSpd;减基准数

MOVDPTR,#DjH

MOVCA,@A+DPTR

MOVTH1,A

MOVA,Speed

SUBBA,#MinSpd

MOVDPTR,#DjL

MOVCA,@A+DPTR

MOVTL1,A

MOVA,DjCount

CPLA

ORLP1,A

MOVA,DjCount

JNBACC.7,d_Next1

JMPd_Next2

d_Next1:

MOVDjCount,#11110111B

d_Next2:

MOVA,DjCount

RLA

MOVDjCount,A;回存

ANLP1,A

POPPSW

POPACC

RETI

DjH:

DB76,82,89,95,100,106,110,115,119,123,12……

DjL:

DB0,236,86,73,212,0,214,96,163,165

……

DISP:

;显示程序

POPPSW

POPACC

……

RETI

BitTab:

DB7Fh,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH

DISPTAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH

END

（1）安全预评价。

3．程序分析

   本程序主要由键盘程序、显示器程序、步进电机驱动程序三部份组成,主程序首先初始化各变量,将显示器的高3位消隐,步进电机驱动的各引脚均输出高电平,然后调用键盘程序,并作判断,如果有键按下,则调用键盘处理程序,否则直接转下一步。

下一步是将当前的转速值转换为BCD码,送入显示缓冲区;接着判断StartEnd这个位变量,是“1”还是“0”,如果是“1”,则开启定时器T1,否则关闭定时器T1,为防止关闭时某一相线圈长期通电,因此,在关闭定时器T1时,将P1.0~P1.3均置高。

至此,主程序的工作即结束。

这里为简便起见,这里没有做高位“0”消隐的工作,即如果速度为10转/分,则显示值“010”,读者可以自行加入相关的代码来处理这一工作。

   步进电机的驱动工作是在定时器T1的中断服务程序中实现的,由前述分析,每次的定时时间到达以后,需要将P1.0~P1.3依次接通,程度中用了一个变量DjCntr来实现这一功能,在主程序初始化时,该变量被赋予初值11110111B,进入到定时中断以后,将该变量取出送ACC累加器,并在累加器中进行左移,这样,该数值就变为11101111,然后将该数与P1相“与”,此时,P1.4即输出低电平,第二次进入中断时,先将该数取反,成为0001　0000,然后将该数与P1相“或”,这样,P1.4即输出高电平,关断了相应的线圈,然后将该数重新取出,并作左移,即　1110,1111右移成为1101　1111,将该数与P1相“与”,这样P1.5即输出低电平,依次类推,P1.7~P