51单片机驱动步进电机的方法详解.docx
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51单片机驱动步进电机的方法详解
51单片机驱动步进电机的方法
默认分类2007-08-2709:
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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。
;******************************************************************************
;*************************步进电机的驱动***************************************
;DESIGNBYBENLADN911FOSC=12MHz2005.05.19
;---------------------------------------------------------------------------------
;步进电机的驱动信号必须为脉冲信号!
!
!
转动的速度和脉冲的频率成正比!
!
!
;本步进电机步进角为7.5度.一圈360度,需要48个脉冲完成!
!
!
;---------------------------------------------------------------------------------
;A组线圈对应P2.4
;B组线圈对应P2.5
;C组线圈对应P2.6
;D组线圈对应P2.7
;正转次序:
AB组--BC组--CD组--DA组(即一个脉冲,正转7.5度)
;----------------------------------------------------------------------------------
;----------------------------正转--------------------------
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVR3,#144正转3圈共144脉冲
START:
MOVR0,#00H
START1:
MOVP2,#00H
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZSTART对A的判断,当A=0时则转到START
MOVP2,A
LCALLDELAY
INCR0
DJNZR3,START1
MOVP2,#00H
LCALLDELAY1
;-----------------------------反转------------------------
MOVR3,#144反转一圈共144个脉冲
START2:
MOVP2,#00H
MOVR0,#05
START3:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZSTART2
MOVP2,A
CALLDELAY
INCR0
DJNZR3,START3
MOVP2,#00H
LCALLDELAY1
LJMPMAIN
DELAY:
MOVR7,#40步进电机的转速
M3:
MOVR6,#248
DJNZR6,$
DJNZR7,M3
RET
DELAY1:
MOVR4,#202S延时子程序
DEL2:
MOVR3,#200
DEL3:
MOVR2,#250
DJNZR2,$
DJNZR3,DEL3
DJNZR4,DEL2
RET
TABLE:
DB30H,60H,0C0H,90H正转表
DB00正转结束
DB30H,90H,0C0H,60H反转表
DB00反转结束
END
51单片机控制四相步进电机
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。
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。
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