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1、第第9章章 单片机的综合应用单片机的综合应用上海电子信息职业技术学院上海电子信息职业技术学院 何永艳主编何永艳主编9.1 步进电动机的控制步进电动机的控制步进电机是一种以脉冲信号控制转速的电机，很适合使用单片机来进行控制。在数控机床、医疗器械、仪器仪表、机器人以及其他自动设备中得到了广泛应用。如软驱、打印机、扫描仪灯运动部件的控制都采用了步进电机。9.1.1 步进电机的概述步进电机的概述1.小型步进电机外形如图9.1所示2.步进电机的种类1）步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）,混合式（HB）,2）步进电机按绕在定子的线圈配置分类可分为2相、4相、5相等。3）步进电机按外部引线可分为
2、三线式、五线式、六线式等，但其控制方法均相同，均以脉冲信号进行驱动。图9.1 步进电机外形9.1.2 步进电机工作原理步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。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；同时也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。9.1.3 步进电机的驱动电路步进电机的驱动电路单片机的输出电流太小，不能直接连接步进电机，需要加驱动电路。对于电流小于0.5A的步进电机,可以采用ULN2003类的驱动芯片.图9
3、.3 ULN2003引脚图 图9。3所示为2001/2002/2003/2004系列驱动器引脚图，图左边17引脚为输入端，接单片机输出端，引脚8接地；右侧1016引脚为输出端，接步进电机，引脚9接电源+5V。该驱动器可提供最高0。5A的电流。9.1.4 步进电机正转步进电机正转【例9.1】如图9.4所示，由单片机的P0.0P0.3端口来控制2相步进电动机，步进电动机每步为18度，20步为一圈。直接采用ULN2003驱动电路，以1相激磁法使步进电动机正转一圈之后停下来。正转的激励信号时序为0FEH,0FDH,0FBH,0F7H，如表9.2所示。图9.4 步进电机正转电路图源程序如下：源程序如下：
4、ORG 0040H Z_M:MOV R0,#5 ;重复次数重复次数 LOOP:MOV P0,#0FEH ;第一步驱动信号第一步驱动信号 ACALL DELAY ;延时延时 MOV P0,#0FDH ;第二步驱动信号第二步驱动信号 ACALL DELAY ;延时延时 MOV P0,#0FBH ;第三步驱动信号第三步驱动信号 ACALL DELAY ;延时延时 MOV P0,#0F7H ;第四步驱动信号第四步驱动信号 ACALL DELAY ;延时延时 DJNZ R0,LOOP ;未到未到5次，跳至次，跳至LOOP循环循环 DELAY:MOV R5,#50 ;延时子程序延时子程序 DLY1:MOV
5、 R6,#100 DLY2:MOV R7,#100 DJNZ R7,$DJNZ R6,DLY2 DJNZ R5,DLY1RET;子程序返回子程序返回 END ；结束；结束 9.1.5步进电机转速控制步进电机转速控制【例9.2】电路图如图9.4所示，由单片机的P0.0P0.3端口来控制2相步进电动机，步进电动机每步为18度。直接采用ULN2003驱动电路，以2相激磁法使步进电动机正转，20秒转1圈（20步为1圈，每步中间延时1秒）。之后，反转时加速度，20秒转10圈，停留5秒时间，如此不断循环。图9.4 步进电机正转电路图图9.6 步进电机转速控制程序流程图9.2 电子琴电子琴使用44矩阵式键盘
6、的16个按键，设计成16个音，可随意弹奏想要表达的音乐。图9.7 电子琴电路源程序见书P1489.3 单片机一键多功能按键识别单片机一键多功能按键识别 如图9.8所示，开关SP1接在P3.7/RD管脚上，在AT89S51单片机的P1端口接有四个发光二极管，上电的时候，L1接在P1.0管脚上的发光二极管在闪烁，当每一次按下开关SP1的时候，L2接在P1.1管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，L3接在P1.2管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，L4接在P1.3管脚上的发光二极管在闪烁，再按下开关SP1的时候，又轮到L1在闪烁了，如此轮流下去。图9.8 单片机一键多功能按键识别L1到L4发光二极管在每个时刻的闪烁的时间是受开关SP1来控制，我们给L1到L4闪烁的时段定义出不同的ID号，当L1在闪烁时，ID0；当L2在闪烁时，ID1；当L3在闪烁时，ID2；当L4在闪烁时，ID3；很显然，只要每次按下开关K1时，分别给出不同的ID号我们就能够完成上面的任务了 图9.8 单片机一键多功能按键识别图9.9 程序流程图源程序见书P151