单片机控制四相步进电机.docx
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单片机控制四相步进电机.docx
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单片机控制四相步进电机
51单片机控制四相步进电机
在这里介绍一下用51单片机驱动步进电机的方法。
这款步进电机的驱动电压12V,步进角为7.5度.一圈360度,需要48个脉冲完成
该步进电机有6根引线,排列次序如下:
1:
红色、2:
红色、3:
橙色、4:
棕色、5:
黄色、6:
黑色。
采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。
ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压,可能力矩不是很大,大家可自行加大驱动电压到12V。
接触单片机快两年了,不过只是非常业余的兴趣,实践却不多,到现在还算是个初学者吧。
这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。
以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料,毕竟自己没有做过,对其具体原理还不是很清楚。
今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机,此步进电机为双极性四相,接线共有六根,外形如下图所示:
拿到步进电机,根据以前看书对四相步进电机的了解,我对它进行了初步的测试,就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线,然后用5伏电源的地线分别和另外四根线(红、兰、白、橙)依次接触,发现每接触一下,步进电机便转动一个角度,来回五次,电机刚好转一圈,说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)=18度。
地线与四线接触的顺序相反,电机的转向也相反。
如果用单片机来控制此步进电机,则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流,电机便可连续转动起来。
通过改变脉冲电流的时间间隔,就可以实现对转速的控制;通过改变给四线脉冲电流的顺序,则可实现对转向的控制。
所以,设计了如下电路图:
C51程序代码为:
代码一
#include
staticunsignedintcount;
staticunsignedintendcount;
voiddelay();
voidmain(void)
{
count=0;
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
EA=1; //允许CPU中断
TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1
ET0=1; //定时器0中断允许
TH0=0xFC;
TL0=0x18; //设定时每隔1ms中断一次
TR0=1; //开始计数
startrun:
P1_3=0;
P1_0=1;
delay();
P1_0=0;
P1_1=1;
delay();
P1_1=0;
P1_2=1;
delay();
P1_2=0;
P1_3=1;
delay();
gotostartrun;
}
//定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFC;
TL0=0x18;//设定时每隔1ms中断一次
count++;
}
voiddelay()
{
endcount=2;
count=0;
do{}while(count } 将上面的程序编译,用ISP下载线下载至单片机运行,步进电机便转动起来了,初步告捷! 不过,上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制,速度和方向的控制还不够灵活,另外,由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”,步进电机的步进角度为18度。 所以,我将程序代码改进了一下,如下: 代码二 #include staticunsignedintcount; staticintstep_index; voiddelay(unsignedintendcount); voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel); voidmain(void) { count=0; step_index=0; P1_0=0; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=0; EA=1; //允许CPU中断 TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1 ET0=1; //定时器0中断允许 TH0=0xFE; TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次 TR0=1; //开始计数 do{ gorun(1,60); }while (1); } //定时器0中断处理 voidtimeint(void)interrupt1 { TH0=0xFE; TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次 count++; } voiddelay(unsignedintendcount) { count=0; do{}while(count } voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel) { switch(step_index) { case0: P1_0=1; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=0; break; case1: P1_0=1; P1_1=1; P1_2=0; P1_3=0; break; case2: P1_0=0; P1_1=1; P1_2=0; P1_3=0; break; case3: P1_0=0; P1_1=1; P1_2=1; P1_3=0; break; case4: P1_0=0; P1_1=0; P1_2=1; P1_3=0; break; case5: P1_0=0; P1_1=0; P1_2=1; P1_3=1; break; case6: P1_0=0; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=1; break; case7: P1_0=1; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=1; } delay(speedlevel); if(turn==0) { step_index++; if(step_index>7) step_index=0; } else { step_index--; if(step_index<0) step_index=7; } } 改进的代码能实现速度和方向的控制,而且,通过step_index静态全局变量能“记住”步进电机的步进位置,下次调用gorun()函数时则可直接从上次步进位置继续转动,从而实现精确步进;另外,由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”,步进角度减小了一半,只为9度,低速运转也相对稳定一些了。 但是,在代码二中,步进电机的运转控制是在主函数中,如果程序还需执行其它任务,则有可能使步进电机的运转收到影响,另外还有其它方面的不便,总之不是很完美的控制。 所以我又将代码再次改进: 代码三 #include staticunsignedintcount;//计数 staticintstep_index;//步进索引数,值为0-7 staticbitturn;//步进电机转动方向 staticbitstop_flag;//步进电机停止标志 staticintspeedlevel;//步进电机转速参数,数值越大速度越慢,最小值为1,速度最快 staticintspcount; //步进电机转速参数计数 voiddelay(unsignedintendcount);//延时函数,延时为endcount*0.5毫秒 voidgorun(); //步进电机控制步进函数 voidmain(void) { count=0; step_index=0; spcount=0; stop_flag=0; P1_0=0; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=0; EA=1; //允许CPU中断 TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1 ET0=1; //定时器0中断允许 TH0=0xFE; TL0=0x0C; //设定时每隔0.5ms中断一次 TR0=1; //开始计数 turn=0; speedlevel=2; delay(10000); speedlevel=1; do{ speedlevel=2; delay(10000); speedlevel=1; delay(10000); stop_flag=1; delay(10000); stop_flag=0; }while (1); } //定时器0中断处理 voidtimeint(void)interrupt1 { TH0=0xFE; TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次 count++; spcount--; if(spcount<=0) { spcount=speedlevel; gorun(); } } voiddelay(unsignedintendcount) { count=0; do{}while(count } voidgorun() { if(stop_flag==1) { P1_0=0; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=0; return; } switch(step_index) { case0: //0 P1_0=1; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=0; break; case1: //0、1 P1_0=1; P1_1=1; P1_2=0; P1_3=0; break; case2: //1 P1_0=0; P1_1=1; P1_2=0; P1_3=0; break; case3: //1、2 P1_0=0; P1_1=1; P1_2=1; P1_3=0; break; case4: //2 P1_0=0; P1_1=0; P1_2=1; P1_3=0; break; case5: //2、3 P1_0=0; P1_1=0; P1_2=1; P1_3=1; break; case6: //3 P1_0=0; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=1; break; case7: //3、0 P1_0=1; P1_1=0; P1_2=0; P1_3=1; } if(turn==0) { step_index++; if(step_index>7) step_index=0; } else { step_index--; if(step_index<0) step_index=7; } } 在代码三中,我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中,这样主函数就能很方便的加入其它任务的执行,而对步进电机的运转不产生影响。 在此代码中,不但实现了步进电机的转速和转向的控制,另外还加了一个停止的功能,呵呵,这肯定是需要的。 步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程,否则电机很容易被“卡住”,代码一、二实现加速不是很方便,而在代码三中,加速则很容易了。 在此代码中,当转速参数speedlevel为2时,可以算出,此时步进电机的转速为1500RPM,而当转速参数speedlevel1时,转速为3000RPM。 当步进电机停止,如果直接将speedlevel设为1,此时步进电机将被“卡住”,而如果先把speedlevel设为2,让电机以1500RPM的转速转起来,几秒种后,再把speedlevel设为1,此时电机就能以3000RPM的转速高速转动,这就是“加速”的效果。 在此电路中,考虑到电流的缘故,我用的NPN三极管是S8050,它的电流最大可达1500mA,而在实际运转中,我用万用表测了一下,当转速为1500RPM时,步进电机的电流只有90mA左右,电机发热量较小,当转速为60RPM时,步进电机的电流为200mA左右,电机发热量较大,所以NPN三极管也可以选用9013,对于电机发热量大的问题,可加一个10欧到20欧的限流电阻,不过这样步进电机的功率将会变小。 由于在下浅薄,错误和问题难免,请各位不吝赐
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