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標(biāo)題: 51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的程序及資料 [打印本頁]

作者: 雨后天晴0306 時(shí)間: 2019-10-1 16:14
標(biāo)題: 51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的程序及資料
/*********注意事項(xiàng)及相關(guān)資料**************/
/*用 51 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī),注意不能直接使用 GPIO 來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而需要相應(yīng)的
驅(qū)動(dòng)芯片來實(shí)現(xiàn)，我們使用 TC1508S 芯片來驅(qū)動(dòng)配置的四線雙極性步進(jìn)電
機(jī)。要實(shí)現(xiàn)的功能是：控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn).
步進(jìn)電機(jī)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
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，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)
系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)
在速度、位置等控制領(lǐng)域的控制操作非常簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用廣泛，但它并
不像普通的直流和交流電機(jī)那樣在常規(guī)狀態(tài)下使用，它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、
功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)也非易事，它涉及機(jī)
械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。
步進(jìn)電機(jī)主要分為以下幾類：
(1)永磁式(PM)：一般為二相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步距角一般為 7.5°或
15°。
(2)反應(yīng)式(VR)：一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出.步距角一般為 1.5°，但
噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家 20 世紀(jì) 80 年代已經(jīng)淘汰。
(3)混合式(HB)：指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為二相和五相,二
相步距角一般為 180°，而五相步距角一般為 0.72°。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最
為廣泛。
步進(jìn)電機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)如下：
（1）相數(shù)：電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)。目前常用的有二相、三相、四相、五
相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同。一般二相電機(jī)的步距角為 0.9°
/1.8°，三相為 0.75°/1.5°、五相為 0.36°/0.72°。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，
用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)
動(dòng)器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改
變步距角。
（2）步距角：表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如 86BYG250A 型電機(jī)的值為 0.9°
/1.8° （表示半步工作時(shí)為 0.9° 、整步工作時(shí)為 1.8° ），這個(gè)步距角
可稱為“ 電機(jī)固有步距角” ，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真
正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。
（3）拍數(shù)：完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，或指電機(jī)轉(zhuǎn)
過一個(gè)步距角所需脈沖數(shù)。以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式，即
AB-BC-CD-DA-AB；四相八拍運(yùn)行方式，即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
（4）保持轉(zhuǎn)矩：步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它
是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由
于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而
變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說 2N· m
的步進(jìn)電機(jī)時(shí)，在沒有特殊說明的情況下，是指保持轉(zhuǎn)矩為 2N·m 的步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)工作原理
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置。它
具有快速啟、停能力，在電機(jī)的負(fù)荷不超過它能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩時(shí)，可以通過
輸入脈沖來控制它在一瞬間的啟動(dòng)或停止。步進(jìn)電機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速只和輸入
的脈沖頻率有關(guān)，和環(huán)境溫度、氣壓、振動(dòng)無關(guān)，也不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和
負(fù)載變化的影響。因此，步進(jìn)電機(jī)多應(yīng)用在需要精確定位的場合。步進(jìn)電機(jī)有
三線式、四線式、五線式和六線式，但其控制方式均相同，都
要以脈沖信號(hào)電流來驅(qū)動(dòng)。假設(shè)每旋轉(zhuǎn)一圈需要 200 個(gè)脈沖信號(hào)來勵(lì)磁，可以
計(jì)算出每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)能使步進(jìn)電機(jī)前進(jìn) 1.8°。其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖的個(gè)數(shù)成正
比。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)由勵(lì)磁脈沖產(chǎn)生的順序來控制。六線式四相步進(jìn)電
機(jī)是比較常見的，
它有 4 條勵(lì)磁信號(hào)引線 A,/A， B,/B 通過控制這 4 條引線上勵(lì)磁脈沖產(chǎn)
生的時(shí)刻，即可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。每出現(xiàn)一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)只走一
步。因此，只要依序不斷送出脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
勵(lì)磁方式
步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式分為全步勵(lì)磁和半步勵(lì)磁兩種。其中全步勵(lì)磁又有一
相勵(lì)磁和二相勵(lì)磁之分，半步勵(lì)磁又稱一二相勵(lì)磁。假設(shè)每旋轉(zhuǎn)一圈需要 200
個(gè)脈沖信號(hào)來勵(lì)磁，可以計(jì)算出每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)能使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn) 1.8° 。簡
要介紹如下：
①一相勵(lì)磁：在每一瞬間，步進(jìn)電機(jī)只有一個(gè)線圈導(dǎo)通.每送一個(gè)勵(lì)磁信號(hào)，
步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1.8，這是三種勵(lì)磁方式中最簡單的一種。
其特點(diǎn)是:精確度好、消耗電力小，但輸出轉(zhuǎn)矩最小，振動(dòng)較大。如果以
該方式控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，對應(yīng)的勵(lì)磁順序如下表所示。
若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。表中的 1 和 0 表示送給電機(jī)的高
電平和低電平。
②二相勵(lì)磁：在每一瞬間，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。每送一個(gè)勵(lì)磁
信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1.8。
其特點(diǎn)是：輸出轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小，因而成為目前使用最多的勵(lì)磁方式，若勵(lì)
磁信號(hào)反向傳送，
則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
③一二相勵(lì)磁：為一相勵(lì)磁與二相勵(lì)磁交替導(dǎo)通的方式。每送一個(gè)勵(lì)磁信
號(hào)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 0.9。
其特點(diǎn)是:分辨率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，故應(yīng)用也很廣泛。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步
進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
TC1508S 芯片介紹
單片機(jī)主要是用來控制而非驅(qū)動(dòng)，如果直接使用芯片的 GPIO
管腳去驅(qū)動(dòng)大功率器件，要么是將芯片燒壞，要么就是驅(qū)動(dòng)不起來。所以要驅(qū)動(dòng)
大功率器件，比如電機(jī)。就必須搭建外部驅(qū)動(dòng)電路，我們開發(fā)板上集成了兩種直
流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，一種使用的驅(qū)動(dòng)芯片是 TC1508S，該芯片是一款雙通道直流馬
達(dá)驅(qū)動(dòng)器，不僅可以用來驅(qū)動(dòng)我們的直流電機(jī)，還可用來驅(qū)動(dòng)開發(fā)板配置的四線
雙極性步進(jìn)電機(jī)，另一種使用的驅(qū)動(dòng)芯片是 ULN2003，
該芯片是一個(gè)單片高電壓、高電流的達(dá)林頓晶體管陣列集成電路。不僅可以用來
驅(qū)動(dòng)我們的直流電機(jī)，還可用來驅(qū)動(dòng)五線四相步進(jìn)電機(jī)，比如 28BYJ-48 步進(jìn)電
機(jī)。我們使用 TC1508S 來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，下面來具體介紹下 TC1508S 芯片的使用：
（1）特點(diǎn)
①雙通道內(nèi)置功率 MOS 全橋驅(qū)動(dòng)
②驅(qū)動(dòng)前進(jìn)、后退、停止及剎車功能
③超低的待機(jī)電流和工作電流
④低導(dǎo)通電阻（1.0 歐）
⑤最大連續(xù)輸出電流可達(dá) 1.8A/每通道，峰值 2.5A
⑥寬電壓工作范圍
⑦采用 SOP-16 封裝形式
使用該芯片驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停止控制。
********************END*******************/

#include "reg52.h" //此文件中定義了單片機(jī)的一些特殊功能
#include<intrins.h> //因?yàn)橐玫阶笥乙坪瘮?shù)，所以加入這個(gè)頭文件
typedef unsigned int u16; //對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行聲明定義
typedef unsigned char u8;
sbit MOTOA = P1^0;
sbit MOTOB = P1^1;
sbit MOTOC = P1^2;
sbit MOTOD = P1^3;
#define SPEED 300 //修改此值可改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，不能過大或過小

void delay(u16 i)
{

while(i--);
}

void main()
{
P1=0X00;
while(1)
{
MOTOA = 1;
MOTOB = 0;
MOTOC = 1;
MOTOD = 1;
delay(SPEED);
MOTOA = 1;
MOTOB = 1;
MOTOC = 1;
MOTOD = 0;
delay(SPEED);
MOTOA = 0;
MOTOB = 1;
MOTOC = 1;
MOTOD = 1;
delay(SPEED);
MOTOA = 1;
MOTOB = 1;
MOTOC = 0;
MOTOD = 1;
delay(SPEED);
}
}

電機(jī)圖片:

步進(jìn)電機(jī).rar (483.72 KB, 下載次數(shù): 34)

作者: 子非魚001 時(shí)間: 2020-12-26 23:46
別下載，啥資料都沒有

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