大家好,通過以前的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)對51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)的使用方法及學(xué)習(xí)方式有所了解與熟悉,學(xué)會(huì)了紅外線遙控的基本知識(shí),體會(huì)到了綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)的易用性與易學(xué)性,這一期我們將一起學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理與使用方法。先看一下我們將要使用的51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)能完成哪些實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品開發(fā)工作:分別有流水燈,數(shù)碼管顯示,液晶顯示,按鍵開關(guān),蜂鳴器奏樂,繼電器控制,IIC總線,SPI總線,PS/2實(shí)驗(yàn),AD模數(shù)轉(zhuǎn)換,光耦實(shí)驗(yàn),串口通信,紅外線遙控,無線遙控,溫度傳感,步進(jìn)電機(jī)控制等等。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/320396.htm上圖是我們將要使用的51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)硬件平臺(tái),本期實(shí)驗(yàn)我們用到了綜合系統(tǒng)主機(jī)、步進(jìn)電機(jī),綜合系統(tǒng)其它功能模塊原理與使用詳見前幾期《電子制作》雜志及后期連載教程介紹。
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,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(稱為“步距角”),它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī),利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
步進(jìn)電機(jī)分類與結(jié)構(gòu)
現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)分為三種:反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR)、永磁式步進(jìn)電機(jī)(PM)、混合式步進(jìn)電機(jī)(HB)。本章節(jié)以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例,介紹其基本原理與應(yīng)用方法。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進(jìn)角一般為1.5度。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成,定子上有多相勵(lì)磁繞組,利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。常用小型步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物如圖1所示。
圖1步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖
圖2 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部圖
步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用驅(qū)動(dòng)電路
綜合系統(tǒng)使用的是小型步進(jìn)電機(jī),對電壓和電流要求不是很高,為了說明應(yīng)用原理,故采用最簡單的驅(qū)動(dòng)電路,目的在于驗(yàn)證步進(jìn)電機(jī)的使用,在正式工業(yè)控制中還需在此基礎(chǔ)上改進(jìn)。一般的驅(qū)動(dòng)電路可以用圖3的形式。
圖3 一般驅(qū)動(dòng)電路
在實(shí)際應(yīng)用中一般驅(qū)動(dòng)路數(shù)不止一路,用上圖的分立電路體積大,很多場合用現(xiàn)成的集成電路作為多路驅(qū)動(dòng)。常用的小型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以用ULN2003或ULN2803。本書配套實(shí)驗(yàn)板上用的是ULN2003。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力,為單片雙極型大功率高速集成電路。ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路圖如圖4:
圖4 ULN2003內(nèi)部框圖及等效電路圖
ULN2003A型高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路的典型應(yīng)用電路框圖如圖5所示。鉗位二極管用于保護(hù)線圈通斷時(shí)的反電動(dòng)勢擊穿集成電路,可以看出,該電路的應(yīng)用非常簡單。
圖5 典型應(yīng)用圖
步進(jìn)電機(jī)的程序設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)功能:開發(fā)板上電時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn),按住51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)上的按鍵SW20(P14)時(shí)反轉(zhuǎn)。
圖6 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)演示圖
電機(jī)正反轉(zhuǎn)的環(huán)形脈沖分配表如下:
步數(shù) | P00 | P01 | P02 | P03 |
A | B | /A | /B |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
2 | 0 | 1 | 1 | 0 |
3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
4 | 1 | 0 | 0 | 1 |
表1:正轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表
步數(shù) | P00 | P01 | P02 | P03 |
A | B | /A | /B |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
2 | 1 | 0 | 0 | 1 |
3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
4 | 0 | 1 | 1 | 0 |
表2:反轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表
硬件原理圖
圖7 硬件原理圖
程序流程圖
圖8 軟件流程圖
軟件代碼
#include
sbit key = P1^4;
void delay(void)
{
int k;
for(k=0;k<2000;k++);
}
void main()
{
P0=0x00;//輸出全高
key=1;//按鍵置輸入狀態(tài)
while(1)//主循環(huán)
{
if(key==1)//無鍵按下正轉(zhuǎn)
{
P0=0xFC;//1100
delay();
P0=0xF6;//0110
delay();
P0=0xF3;//0011
delay();
P0=0xF9;//1001
delay();
}
else//有鍵按下反轉(zhuǎn)
{
P0=0xFC;//1100
delay();
P0=0xF9;//1001
delay();
P0=0xF3;//0011
delay();
P0=0xF6;//0110
delay();
}
}
}
相信看到這里,你應(yīng)該可以理解步進(jìn)電機(jī)控制的原理是怎么樣的了,你也可以根據(jù)自己的需要來設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡。由于篇幅有限,讀者朋友可以通過網(wǎng)站或電子郵件一起交流與學(xué)習(xí)。在下幾期中,我們將陸續(xù)介紹51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)的其它功能原理與應(yīng)用。
評(píng)論