單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的原理
本資料詳細(xì)介紹鄧步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī),它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移,即給一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,因此非常適合于單片機(jī)控制。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162081.htm步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是,它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的,即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。它具有高精度的定位、位置及速度控制、具定位保持力、動(dòng)作靈敏、開(kāi)回路控制不必依賴(lài)傳感器定位、中低速時(shí)具備高轉(zhuǎn)矩、高信賴(lài)性、小型、高功率等特征,使其具有廣泛的應(yīng)用。
一、步進(jìn)電機(jī)的工作原理
步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu),它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移,它的的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作,控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,控制換相順序,即通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照一定順序分別控制各相的通斷。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的??刂撇竭M(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向,即給定工作方式正序換相通電,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn),若按反序通電換相,則電機(jī)就反轉(zhuǎn)??刂撇竭M(jìn)電機(jī)的速度,即給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個(gè)脈沖,它會(huì)再轉(zhuǎn)一步,兩個(gè)脈沖的間隔越短,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
二、設(shè)計(jì)方案
本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)AT89C51(晶振頻率為12MHZ)對(duì)四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機(jī)(內(nèi)阻33歐,步進(jìn)1.8度,額定電壓12V)進(jìn)行控制。通過(guò)I/O口輸出的具有時(shí)序的方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)芯片ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。ULN2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高,工作電流大,灌電流可達(dá)500mA,并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓,輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。通過(guò)ULN2003構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路,電路圖如圖1所示。51的25-28口接ULN2003的1-4輸入端。另外,用鍵盤(pán)來(lái)對(duì)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制,并用數(shù)碼管顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速,采用74LS164作為2位單個(gè)數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)。74LS164帶鎖存,使用串行接法可以節(jié)約I/O口資源。其電路圖如圖2所示。通過(guò)51的TXD和RXD口對(duì)CLK和DATA發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖1 51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)線(xiàn)路圖
圖2 顯示電路圖
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