51單片機(jī)PWM細(xì)分控制步進(jìn)電機(jī)的研究初稿

為什么要強(qiáng)調(diào)是51單片機(jī)呢？因?yàn)?1單片機(jī)沒有硬件PWM模塊，所以只能軟件模擬了……
研究這玩意兒，我走了許多彎路，看了許多文獻(xiàn)，最后發(fā)現(xiàn)，盡信書不如無書……
就用28系列4相5線電機(jī)來說吧。

整步驅(qū)動(dòng)（四相四拍）時(shí)序?yàn)椋?br /> A相 B相 C相 D相
1拍 1 0 0 0
2拍 0 1 0 0
3拍 0 0 1 0
4拍 0 0 0 1
我想沒人用這樣的方式來驅(qū)動(dòng)吧，這震動(dòng)也太大了。
2細(xì)分驅(qū)動(dòng)（四相八拍）時(shí)序?yàn)椋?br /> A相 B相 C相 D相
1拍 1 0 0 0
2拍 1 1 0 0
3拍 0 1 0 0
4拍 0 1 1 0
5拍 0 0 1 0
6拍 0 0 1 1
7拍 0 0 0 1
8拍 1 0 0 1
不需要PWM，我想用著方式驅(qū)動(dòng)的人最多吧。
PWM6細(xì)分驅(qū)動(dòng)（四相24拍）時(shí)序?yàn)椋?br />
其中的0.97、0.87、0.70、0.50、0.26分別是COS15°、COS30°、COS45°、COS60°和COS75°的近似值。
根據(jù)我參看的那些專門研究步進(jìn)電機(jī)的大佬們的論文，他們說步進(jìn)電機(jī)中所有線圈中同一時(shí)間電流和為0，就是說我上面的那個(gè)時(shí)序圖中凡是數(shù)值為0的地方，其實(shí)是應(yīng)該有相應(yīng)的負(fù)值或零值存在的，使得每一拍四相線圈數(shù)值加起來為0，但我就想不通了，要是這樣，那怎么使得每相線圈中電流既能正著流，又能反著流？好像我的ULN2003驅(qū)動(dòng)板沒這功能吧！所以我采用笨辦法，把凡是負(fù)數(shù)的地方全改為了0，管他的！可能這也是使我用此時(shí)序驅(qū)動(dòng)電機(jī)不理想的原因吧……最后通過不斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以此時(shí)序驅(qū)動(dòng)電機(jī)，震動(dòng)大、噪音強(qiáng)、轉(zhuǎn)速慢還外加力矩小，一無是處，連4相8拍都不如，真是欲哭無淚……
通過分析4相24拍和4相8拍的時(shí)序圖，我發(fā)現(xiàn)，4相8拍方式下磁力矩的大小的和最小為1，最大為1.414，在半步處！而4相24拍的磁力矩的大小的和最小為1，最大為1.183，也在半步處，難怪了，半步時(shí)，轉(zhuǎn)子的小齒離兩通電線圈是最遠(yuǎn)的，此時(shí)磁力矩大小和不如4相8拍，那么力矩肯定也就沒4相8拍的大了 ……
所以我重新更新后的時(shí)序?yàn)椋?br />
使用這一時(shí)序后，終于讓我體會(huì)到了細(xì)分的優(yōu)越，和4相8拍比起來振動(dòng)小了，力矩大了。
在PWM的每個(gè)周期中，肯定是時(shí)序圖中數(shù)值大的線圈先通電，然后才是小的，一個(gè)周期結(jié)束后，所有線圈斷電。所以得建立一個(gè)描述每拍中是哪一個(gè)相（線圈）先通電，哪一個(gè)相后通電的數(shù)組，以上面的時(shí)序圖為準(zhǔn)，建立的數(shù)組為：
djsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3}; //djsx[2][24]中的第一維儲(chǔ)存的的就是先通電的線圈的相數(shù)，第二維是拍數(shù)
時(shí)序圖中每一相后的眾多數(shù)字，可以看成是其在某一拍中需要通電的時(shí)間，分析發(fā)現(xiàn)，其是有規(guī)律的，每隔6拍重復(fù)出現(xiàn)一次，由于先通電的都是在每一拍中要一直通電，所以用數(shù)組表式剩下某相在某一拍中通電起始時(shí)間和通電的時(shí)間：
ys[2][5]={1-0.27,1-0.57,1-1,1-0.57,1-0.27,0.27,0.57,1,0.57,0.27}={0.73,0.43,0,0.43,0.73,0.27,0.57,1,0.57,0.27};
當(dāng)51單片機(jī)工作在65.536MHz時(shí)，每微秒5.461個(gè)機(jī)器周期，PWM頻率為5000Hz時(shí)，每周期200微秒，也就是說每周期1092個(gè)機(jī)器周期，所以ys數(shù)組變換為：
ys[2][5]={797,470,0,470,797,295,622,1092,622,295};
由于51的定時(shí)器分為TH和TL，并且是每機(jī)器周期加1，直到溢出中斷，所以ys數(shù)組得再加一維，分別用來貯存TL和TH，所以變換為：
ys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254};
程序源代碼為：

#include#define uchar unsigned char#define uint  unsigned intuchar code djsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3};uchar code ys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254};uchar code pout[4]={1,2,4,8};char count,count_x,count_b,bs=0;char xzbs=1;       //正轉(zhuǎn)為1，倒轉(zhuǎn)為-1uchar xzsd=6;     //我的28電機(jī)測(cè)試最小為6，此數(shù)值越小，轉(zhuǎn)速越快void Time0_Init(){TMOD=0x01;IE=0x82;TH0=0xff;TL0=0xbd;       TR0=1;}void Time0_Int() interrupt 1{switch(bs){case 0:if(count_x==0){TL0=187;TH0=251;P1=pout[djsx[0][count_b*6]];count++;break;}if(count_x!=3){TL0=ys[0][count_x-1][0];                       TH0=ys[0][count_x-1][1];P1=pout[djsx[0][count_b*6+count_x]];bs=1;break;}P1=pout[djsx[0][count_b*6+3]];case 1:TL0=ys[1][count_x-1][0];TH0=ys[1][count_x-1][1];P1=P1+pout[djsx[1][count_b*6+count_x]];bs=0;count++;}if(bs==0){if(count==xzsd){count=0;count_x=count_x+xzbs;}if(count_x==6){count_x=0;count_b++;}if(count_x==-1){count_x=5;count_b--;}if(count_b==4)count_b=0;if(count_b==-1)count_b=3;}}void main(){P1=0;Time0_Init();while(1);}

完畢！