基于proteus的步進(jìn)電機(jī)控制

一、步進(jìn)電機(jī)常識(shí)

常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB），永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。

二、永磁式步進(jìn)電機(jī)的控制

圖1　35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)的接線(xiàn)圖

圖1是該電機(jī)的接線(xiàn)圖，從圖中可以看出，電機(jī)共有四組線(xiàn)圈，四組線(xiàn)圈的一個(gè)端點(diǎn)連在一起引出，這樣一共有5根引出線(xiàn)。要使用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，只要輪流給各引出端通電即可。將COM端標(biāo)識(shí)為C，只要AC、/AC、BC、/BC，輪流加電就能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將COM端接正電源，那么只要用開(kāi)關(guān)元件（如三極管），將A、/A、B、/B輪流接地。

下表列出了該電機(jī)的一些典型參數(shù)：

表1　35BY48S03型步機(jī)電機(jī)參數(shù)

有了這些參數(shù)，不難設(shè)計(jì)出控制電路，因其工作電壓為12V，最大電流為0.26A，因此用一塊開(kāi)路輸出達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器（ULN2003）來(lái)作為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)P1.4~P1.7來(lái)控制各線(xiàn)圈的接通與切斷，電路如圖所示。

圖2　單片機(jī)控制35BY48S03型步進(jìn)電機(jī)的電路原理圖

開(kāi)機(jī)時(shí)，P1.4~P1.7均為高電平，依次將P1.4~P1.7切換為低電平即可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，注意在切換之前將前一個(gè)輸出引腳變?yōu)楦唠娖?。如果要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度只要改變兩次接通之間的時(shí)間，而要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只要改變各線(xiàn)圈接通的順序。

三、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)實(shí)例

要求：控制電路如圖2所示，開(kāi)機(jī)后，電機(jī)不轉(zhuǎn)，按下啟動(dòng)鍵，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，速度為25轉(zhuǎn)/分，按下加1鍵，速度增加，按下減1鍵，速度降低，最高速度為100轉(zhuǎn)/分，最低轉(zhuǎn)帶為25轉(zhuǎn)/分，按下停止鍵，電機(jī)停轉(zhuǎn)。速度值要求在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。

1、要求分析

按上面的分析，改變轉(zhuǎn)速，只要改變P1.0~P1.3輪流變低電平的時(shí)間即可達(dá)到要求，這個(gè)時(shí)間不應(yīng)采用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闀?huì)影響到其他功能的實(shí)現(xiàn)。這里以定時(shí)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面首先計(jì)算一下定時(shí)時(shí)間。

按要求，最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，而上述步進(jìn)電機(jī)的步距角為7.5，即每48個(gè)脈沖為1周，即在最低轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為1200脈沖/分，相當(dāng)于50ms/脈沖。而在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，要求為100轉(zhuǎn)/分，即48000脈沖/分，相當(dāng)于12.5ms/脈沖?？梢粤谐鱿卤恚?/p>

表2　步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定時(shí)器定時(shí)常數(shù)關(guān)系

表中不僅計(jì)算出了TH1和TL1，而且還計(jì)算出了在這個(gè)定時(shí)常數(shù)下，真實(shí)的定時(shí)時(shí)間，可以根據(jù)這個(gè)計(jì)算值來(lái)估算真實(shí)速度與理論速度的誤差值。

表中TH1和TL1是根據(jù)定時(shí)時(shí)間算出來(lái)的定時(shí)初值，這里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格，程序就不難實(shí)現(xiàn)了，使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1為定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到后切換輸出腳即可。

2、程序?qū)崿F(xiàn)

定義DSB－1A實(shí)驗(yàn)板的S1為啟動(dòng)鍵，S2為停止鍵，S3為加1鍵，S4為減1鍵，程序如下：

StartEndbit01H;起動(dòng)及停止標(biāo)志

MinSpdEQU25;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度

MaxSpdEQU100;最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度

SpeedDATA23H;流動(dòng)速度計(jì)數(shù)

DjCountDATA24H;控制電機(jī)輸出的一個(gè)值，初始為11110 111

HiddenEQU10H;消隱碼

CounterDATA57H;顯示計(jì)數(shù)器

DISPBUFDATA58H;顯示緩沖區(qū)

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG 000BH

JMP DISP

ORG 001BH

JMP DJZD

ORG30H

MAIN:

MOVSP,#5FH

MOVP1,#0FFH

MOV A,#Hidden

MOV DispBuf,A

MOV DispBuf+1,A

MOV DispBuf+2,A

MOV DjCount,#11110111B

MOVSPEED,#MinSpd;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度送入計(jì)數(shù)器

CLRStartEnd;停轉(zhuǎn)狀態(tài)

MOV TMOD,#00010001B ;

MOV TH0,#HIGH(65536-3000)

MOV TL0,#LOW(65536-3000)

MOV TH1,#0FFH;

MOV TL1,#0FFH

SETB TR0

SETB EA

SETB ET0

SETB ET1

LOOP: ACALLKEY;鍵盤(pán)程序

JNBF0,m_NEXT1 ;無(wú)鍵繼續(xù)

ACALLKEYPROC ;否則調(diào)用鍵盤(pán)處理程序

m_NEXT1:

MOV A,Speed

MOV B,#10

DIV AB

MOV DispBuf+5,B ;最低位

MOV B,#10

DIV AB

MOV DispBuf+4,B

MOV DispBuf+3,A

JB StartEnd,m_Next2

CLR TR1 ;關(guān)閉電機(jī)

ORL P1,#11110000B

JMP LOOP

m_Next2:

SETB TR1 ;啟動(dòng)電機(jī)

AJMPLOOP ;主程序結(jié)束