51單片機驅(qū)動步進電機電路及程序課件

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1、第九章MCS-51單片機與步進電機接口特點：步進電機能接受步進脈沖的控制一步一步地旋轉(zhuǎn)。用途：步進電機成了計算機應用項目中的主要執(zhí)行元件之一，尤其在精確定位場合中得到了廣泛的應用；內(nèi)容：簡述步進電機的工作原理，討論它與單片機接口的電路以及應用的方法。。19§9．1步進電機簡述一、步進電機原理步進電機的轉(zhuǎn)子上均勻地分布著40個齒，齒間（齒距）夾角為9°（360°/40）,定子上有6個大齒，相差180°的兩個大齒組成一相，共有A、Ｂ、Ｃ三相。每個大齒上有若干個與轉(zhuǎn)子上一樣的小齒。定子的每一相都有勵磁繞組。

2、29二、步進電機的運行方式1．三相三拍運行方式(1）當A相通電時，B相、Ｃ相不通電：A相定子上的齒與轉(zhuǎn)子上的齒對齊（通電后磁場力作用的結果），迫使電機旋轉(zhuǎn)3°B相定子上的齒順時針超前轉(zhuǎn)子上相應的齒3°C相定子上的齒順時針超前轉(zhuǎn)子上相應的齒6°39(2）當B相接通電時，A相、C相不通電：B相齒對齊，電機旋轉(zhuǎn)3°；C相超前3°Ａ相超前６°(3）當C相通電時，B相、A相不通電。C相齒對齊，電機旋轉(zhuǎn)3°；A相超前3°；Ｂ相超前6°49因此，如果定子A、B、C三相按A→B→C→A的順序依次通電，則步進電機將不斷

3、地按順時針方向轉(zhuǎn)動。每一次通電轉(zhuǎn)３°，每三次通電才走完一個齒距，因此叫三相三拍。每一次通電轉(zhuǎn)動的固定角叫步距角?。顯然，三相三拍運行時，步距角?＝３°。59假如某次通電后，控制脈沖不再來，則電機轉(zhuǎn)子齒和某相對齊后就停止轉(zhuǎn)動，叫做位狀態(tài)。如果把順時針叫正轉(zhuǎn)，那么當通電順序按A→C→B→A進行時，則電機反時針旋轉(zhuǎn)，叫反轉(zhuǎn)?？梢娍刂撇竭M電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)只是三相繞組通電順序不同而已。692．三相六拍運行方式當A相通電時，A相定子齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，此后，如果讓A、B兩相同時通電，可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動1．5°。再讓A相斷電

4、、B相通電，又可發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)1.5°。所以按照A→AB→B→BC→C→CA→A的順序控制，電機將按順時針方向旋轉(zhuǎn)，每步轉(zhuǎn)動1．5°，即步距角?=1．5°，由于要經(jīng)過6步才走完一個齒距（6×1．5°=9°），所以叫三相六拍。79如果要使步進電機反轉(zhuǎn)，只要按A→AC→C→CB→B→BA順序通電就行了。結論：從上面兩種運行方式可看出，錯齒是促使步進電機旋轉(zhuǎn)的根本原因，當某相通電，相應的齒對齊，迫使電機旋轉(zhuǎn)一個步距角，未通電的各相的齒出現(xiàn)了新的錯位。改變通電的順序和通電的相數(shù)，可組合出其它的運行方式。討論：三

5、項三拍和三項六拍運行方式，哪種定位更精確？89三、步進電機有如下特點：給步進脈沖電機就轉(zhuǎn)，不給步進脈沖電機就不轉(zhuǎn)；步進脈沖頻率高，步進電機轉(zhuǎn)得快；步進脈沖頻率低，步進電機轉(zhuǎn)得就慢；改變各相的通電方式（叫脈沖分配）可以改變步進電機的運行方式；改變通電順序，可以控制步進電機的正、反轉(zhuǎn)。99§9．2步進電機與MCS-51單片機的接口步進電機與單片機的連接一般有兩種形式一、由硬件完成脈沖分配的功能在這種形式里，脈沖分配器（CH250）、驅(qū)動電路由硬件完成。單片機只提供步進脈沖和正、反轉(zhuǎn)控制信號，步進脈沖的產(chǎn)生

6、與停止、步進脈沖的頻率和個數(shù)都可用軟件控制。109討論：單片機輸出步進脈沖后，再由脈沖分配電路按事先確定的順序控制各相的通斷。一般來說，硬件一旦確定下來，不易更改，這種方案，硬設備成本高，它的應用受到了限制。怎樣用軟件產(chǎn)生步進脈沖呢？所謂軟件產(chǎn)生就是用軟件控制P3．0為1或為0的次序和長短。如果先令P3．0=1，延時一段時間，再令P3.0＝0，再延時一段時間后，又令P3．0=1，如此循環(huán)，就可構成脈沖序列。延時時間的長短決定了脈沖序列的周期，而脈沖序列的周期又與步進電機的步矩有關。下面提供了一個產(chǎn)生步

7、進脈沖的子程序。119SUB：SETBP3．0SETBP3．0；保證輸出高電平的時間>5μsSETBP3．0CLRP3．0；變?yōu)榈碗娖組OVR7，30HLOOP：NOP；軟件延時程序：NOP；基本延時（10μs×時間常數(shù)）NOPDJNZR7,LOOPRET※時間常數(shù)事先可裝入30H單元，改變30H單元的內(nèi)容就可改變延時長短P3.0輸出脈沖波形1292．由軟件完成脈沖分配工作特點：由軟件完成脈沖分配工作，不僅使線路簡化，成本下降，而且可根據(jù)應用系統(tǒng)的需要，靈活地改變步進電機的控制方案。硬件的主要任務是完

8、成驅(qū)動功能。如圖單片機直接帶動步進電機的一種接口方案，接口并不復雜，單片機P1的低三位被設成輸出位，P1．0控制A相繞組通斷，P1．1控制B相，P1．2控制C相。139以A相控制為例：當P1．0輸出為1，發(fā)光管不發(fā)光，因此光敏二極管截止，使擔負驅(qū)動任務的達林頓管導通。A相繞組通電。相反，當P1．0＝0→發(fā)光管發(fā)光→光敏管導通→達林頓管截止→A相繞組不通電。149為什么步進電機功率驅(qū)動電路采用光電隔離？步進電機功率驅(qū)動電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，采用光電耦