基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)

摘要: 通過ATMEL89C51單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,主要介紹了步進(jìn)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電路和LED顯示電路的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制。在步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)闡述了脈沖產(chǎn)生電路以及對速度的控制。該系統(tǒng)具有成本低、控制方便的特點(diǎn)。

0　引言
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機(jī)電執(zhí)行元件。控制步進(jìn)電機(jī)的輸入脈沖數(shù)量、頻率及電機(jī)各相繞組的接通順序,可以得到各種需要的運(yùn)行特性。尤其與數(shù)字設(shè)備配套時(shí),體現(xiàn)了更大的優(yōu)越性,因此廣泛應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。
本文介紹已實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)中,控制器擔(dān)負(fù)著產(chǎn)生脈沖以及發(fā)送、接收控制命令的任務(wù)。本文對控制器的設(shè)計(jì),尤其是脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源、步進(jìn)電機(jī)和LED狀態(tài)顯示等4部分組成,本文著重介紹步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源、LED 顯示狀態(tài)3部分。

圖1　步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)框圖
1. 1　步進(jìn)電機(jī)控制器
步進(jìn)電機(jī)控制器主要由單片機(jī)、晶振電路、8K RAM和光電隔離電路等組成(見圖2) 。

圖2　步進(jìn)電機(jī)控制器組成

(1) 晶振電路
單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器,就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,當(dāng)外接晶振后,就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖3所示。本系統(tǒng)選C1和C2值為30 pF。

圖3　內(nèi)部振蕩電路