51单片机控制四相步进电机Word文档下载推荐.docx
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P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
EA=1;
//允许CPU中断
TMOD=0x11;
//设定时器0和1为16位模式1
ET0=1;
//定时器0中断允许
TH0=0xFC;
TL0=0x18;
//设定时每隔1ms中断一次
TR0=1;
//开始计数
startrun:
P1_0=1;
delay（）;
P1_1=1;
P1_2=1;
P1_3=1;
gotostartrun;
}
//定时器0中断处理
voidtimeint（void）interrupt1
{
TH0=0xFC;
TL0=0x18;
//设定时每隔1ms中断一次
count++;
}
voiddelay（）
endcount=2;
count=0;
do{}while（count<
endcount）;
将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！
不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为18度。
所以，我将程序代码改进了一下，如下：
代码二
staticintstep_index;
voiddelay（unsignedintendcount）;
voidgorun（bitturn,unsignedintspeedlevel）;
step_index=0;
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;
//设定时每隔0.5ms中断一次
do{
gorun（1,60）;
}while
（1）;
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;
//设定时每隔0.5ms中断一次
voiddelay（unsignedintendcount）
voidgorun（bitturn,unsignedintspeedlevel）
switch（step_index）
case0:
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
break;
case1:
P1_1=1;
case2:
P1_0=0;
case3:
P1_2=1;
case4:
case5:
P1_3=1;
case6:
case7:
delay（speedlevel）;
if（turn==0）
step_index++;
if（step_index>
7）
step_index=0;
else
step_index--;
if（step_index<
0）
step_index=7;
改进的代码能实现速度和方向的控制，而且，通过step_index静态全局变量能“记住”步进电机的步进位置，下次调用gorun（）函数时则可直接从上次步进位置继续转动，从而实现精确步进；
另外，由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进角度减小了一半，只为9度，低速运转也相对稳定一些了。
但是，在代码二中，步进电机的运转控制是在主函数中，如果程序还需执行其它任务，则有可能使步进电机的运转收到影响，另外还有其它方面的不便，总之不是很完美的控制。
所以我又将代码再次改进：
代码三
//计数
//步进索引数，值为0－7
staticbitturn;
//步进电机转动方向
staticbitstop_flag;
//步进电机停止标志
staticintspeedlevel;
//步进电机转速参数，数值越大速度越慢，最小值为1，速度最快
staticintspcount;
//步进电机转速参数计数
//延时函数，延时为endcount*0.5毫秒
voidgorun（）;
//步进电机控制步进函数
spcount=0;
stop_flag=0;
turn=0;
speedlevel=2;
delay（10000）;
speedlevel=1;
speedlevel=2;
delay（10000）;
speedlevel=1;
stop_flag=1;
stop_flag=0;
spcount--;
if（spcount<
=0）
spcount=speedlevel;
gorun（）;
voidgorun（）
if（stop_flag==1）
return;
//0
//0、1
//1
//1、2
//2
//2、3
//3
//3、0
在代码三中，我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中，这样主函数就能很方便的加入其它任务的执行，而对步进电机的运转不产生影响。
在此代码中，不但实现了步进电机的转速和转向的控制，另外还加了一个停止的功能，呵呵，这肯定是需要的。
步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程，否则电机很容易被“卡住”，代码一、二实现加速不是很方便，而在代码三中，加速则很容易了。
在此代码中，当转速参数speedlevel为2时，可以算出，此时步进电机的转速为1500RPM，而当转速参数speedlevel1时，转速为3000RPM。
当步进电机停止，如果直接将speedlevel设为1，此时步进电机将被“卡住”，而如果先把speedlevel设为2，让电机以1500RPM的转速转起来，几秒种后，再把speedlevel设为1，此时电机就能以3000RPM的转速高速转动，这就是“加速”的效果。
在此电路中，考虑到电流的缘故，我用的NPN三极管是S8050，它的电流最大可达1500mA，而在实际运转中，我用万用表测了一下，当转速为1500RPM时，步进电机的电流只有90mA左右，电机发热量较小，当转速为60RPM时，步进电机的电流为200mA左右，电机发热量较大，所以NPN三极管也可以选用9013，对于电机发热量大的问题，可加一个10欧到20欧的限流电阻，不过这样步进电机的功率将会变小。
附录
C代码
单片机控制步进电机
实现功能:
定时器中断：
定时时间设置为30秒，首先给的初值每次中断为5ms，经过20次中断为1秒，半分钟三十秒则要中断600次，所有到达六百次后就把计数n中的值读取到数码管中显示出来。
键盘检测：
进行速度控制的时候按下相应的键则会对应的进行速度调节。
数码管显示：
驱动部分：
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
sbitjia_key=P3^6;
sbitjian_key=P3^7;
sbitzf_key=P3^5;
sbitstop_key=P3^4;
bitflag=0;
ucharnum1,n;
ucharnum=0,show_num=2,maichong=4,table_begin=0;
ucharcodetable1[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x08,0x02,0x01};
ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
//延时部分
voiddelay（uchari）
ucharj,k;
for（j=i;
j>
0;
j--）
for（k=110;
k>
k--）;
//显示部分
voiddisplay（）
dula=0;
P0=table[show_num];
dula=1;
wela=0;
P0=0xfe;
wela=1;
delay（5）;
P0=table[0];
P0=0xfd;
//键盘检测部分
voidkey（）
if（jia_key==0）
num++;
if（num==4）
num=3;
while（jia_key==0）
if（jian_key==0）
if（num!
num--;
num==0;
while（jian_key==0）;
if（zf_key==0）
flag=~flag;
while（zf_key==0）;
if（stop_key==0）
delay（4）;
show_num=0;
maichong=0;
while（stop_key==0）
步进电机的单片机控制
2009-03-0408:
16
本设计采用凌阳16位单片机SPCE061A对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；
同时，用4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；
利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
摘要：
利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
关键词：
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：
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