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1、步进电机的控制电路和程序 先看一下我们将要使用的51 单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI 总线，PS/2 实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。 上图是我们将要使用的51 单片机综合学习系统硬件平台，本期实验我们用到了综合系统主机、 步进电机，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期电子制作杂志及后期连载教程介绍。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲
2、数，而不受负载变化的影响， 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为 “步距角” )，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%) 的特点，广泛应用于各种开环控制。 步进电机分类与结构 现在比较常用的步进电机分为三种：反应式步进电机（VR ）、永磁式步进电机（PM ）、混合式步进电机（ HB ）。本章节以反应式步进电机为例，介绍其基本原理与应用方法
3、。 反应式步进电机可实现大转矩输出，步进角一般为1.5 度。反应式步进电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。常用小型步进电机的实物如图1 所示。 图 1 步进电机实物图 图 2 步进电机内部图 步进电机现场应用驱动电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
4、 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 综合系统使用的是小型步进电机，对电压和电流要求不是很高，为了说明应用原理，故采用最简单的驱动电路，目的在于验证步进电机的使用，在正式工业控制中还需在此基础上改进。一般的驱动电路可以用图3 的形式。 图 3 一般驱动电路 在实际应用中一般驱动路数不止一路，用上图的分立电路体积大，很多场合用现成的集成电路作为多路驱动。常用的小型步进电机驱动电路可以用ULN2003或 ULN2803。本书配套实验板上用的是ULN2003 。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范
5、围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由 7 组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7 组负载的能力， 为单片双极型大功率高速集成电路。 ULN2003内部结构及等效电路图如图4： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 图 4 ULN2003内部框图及等效电路图 ULN2003A型高压大电流达林顿晶体管阵列电路的典型应用电路框图如图5 所示。钳位
6、二极管用于保护线圈通断时的反电动势击穿集成电路，可以看出， 该电路的应用非常简单。 图 5 典型应用图 步进电机的程序设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 实现功能： 开发板上电时电机正转，按住51 单片机综合学习系统上的按键SW20 （P14）时反转。 图 6 步进电机实验演示图 电机正反转的环形脉冲分配表如下： P00 P01 P02 P03 步数 A B /A /B 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0
7、3 0 0 1 1 4 1 0 0 1 表 1：正转环形脉冲分配表 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - P00 P01 P02 P03 步数 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：反转环形脉冲分配表 硬件原理图图 7 硬件原理图 程序流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
8、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 图 8 软件流程图 软件代码/*/ /* 杭州晶控电子有限公司 */ /*http:/*/ /* 步进电机演示程序 */ /* 目标器件： AT89S51*/ /* 晶振:11.0592MHZ*/ /* 编译环境： Keil 7.50A*/ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - /*/ /*包含头文件 */
9、#include /*端口定义 */ sbit key = P14; /* 函数功能 : 延时子程序 入口参数 : 出口参数 : */ void delay(void) int k; for(k=0;k2000;k+); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - /* 函数功能 : 主程序 入口参数 : 出口参数 : */ void main() P0=0 x00;/ 输出全高 key=1;/ 按键置输入状态 while
10、(1)/主循环 if(key=1)/无键按下正转 P0=0 xFC;/1100 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - delay(); P0=0 xF6;/0110 delay(); P0=0 xF3;/0011 delay(); P0=0 xF9;/1001 delay(); else/ 有键按下反转 P0=0 xFC;/1100 delay(); P0=0 xF9;/1001 delay(); P0=0 xF3;/0011 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - delay(); P0=0 xF6;/0110 delay(); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -