51单片机驱动步进电机电路及程序.ppt

第九章 MCS-51单片机与步进电机接口 特点：步进电机能接受步进脉冲的控 制一步一步地旋转。 用途：步进电机成了计算机应用项目中的主要执行元件之一，尤其在精确定位场合中得到了广泛的应用； 内容：简述步进电机的工作原理，讨论它与单片机接口的电路以及应用的方法。 。 §9．1 步进电机简述 一、步进电机原理 步进电机的转子上均匀地分布着40个齿，齿间（齿距）夹角为9°（360°/40）,定子上有6个大齿，相差180°的两个大齿组成一相，共有A、Ｂ、Ｃ三相。每个大齿上有若干个与转子上一样的小齿。定子的每一相都有励磁绕组。 二、步进电机的运行方式 1．三相三拍运行方式 (1）当A相通电时，B相、Ｃ相不通电： A相定子上的齿与转子上的齿对齐（通电后磁场力作用的结果），迫使电机旋转3° B相定子上的齿顺时针超前转子上相应的齿3° C相定子上的齿顺时针超前转子上相应的齿6° (2）当B相接通电时，A相、C相不通电： B相齿对齐，电机旋转3°；C相超前3°Ａ相超前６° (3）当C相通电时，B相、A相不通电。 C相齿对齐，电机旋转3°；A相超前3°；Ｂ相超前6° 因此，如果定子A、B、C三相按 A→B→C→A 的顺序依次通电，则步进电机将不断地按顺时针方向转动。每一次通电转３°，每三次通电才走完一个齿距，因此叫三相三拍。 每一次通电转动的固定角叫步距角?。 显然，三相三拍运行时，步距角?＝３°。 假如某次通电后，控制脉冲不再来，则电机转子齿和某相对齐后就停止转动，叫做位状态。 如果把顺时针叫正转，那么当通电顺序按 A→C→B→A 进行时，则电机反时针旋转，叫反转。 可见控制步进电机正转反转只是三相绕组通电顺序不同而已。 2．三相六拍运行方式 当A相通电时，A相定子齿与转子齿对齐，此后，如果让A、B两相同时通电，可以发现转子转动1．5°。再让A相断电、B相通电，又可发现转子再转1.5°。 所以按照 A→AB→B→BC→C→CA→A 的顺序控制，电机将按顺时针方向旋转，每步转动1．5°，即步距角?=1．5°， 由于要经过6步才走完一个齿距（6×1．5°=9°），所以叫三相六拍。 如果要使步进电机反转，只要按 A→AC→C→CB→B→BA 顺序通电就行了。 结论：从上面两种运行方式可看出，错齿是促使步进电机旋转的根本原因，当某相通电，相应的齿对齐，迫使电机旋转一个步距角，未通电的各相的齿出现了新的错位。改变通电的顺序和通电的相数，可组合出其它的运行方式。 讨论：三项三拍和三项六拍运行方式，哪种定位更精确？ 三、步进电机有如下特点： 给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转； 步进脉冲频率高，步进电机转得快；步进脉冲频率低，步进电机转得就慢； 改变各相的通电方式（叫脉冲分配）可以改变步进电机的运行方式； 改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。 §9．2 步进电机与MCS-51单片机的接口 步进电机与单片机的连接一般有两种形式 一、由硬件完成脉冲分配的功能 在这种形式里，脉冲分配器（CH250）、驱动电路由硬件完成。单片机只提供步进脉冲和正、反转控制信号，步进脉冲的产生与停止、步进脉冲的频率和个数都可用软件控制。 讨论： 单片机输出步进脉冲后，再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的通断。 一般来说，硬件一旦确定下来，不易更改，这种方案，硬设备成本高，它的应用受到了限制。 怎样用软件产生步进脉冲呢？所谓软件产生就是用软件控制P3．0为1 或为0的次序和长短。如果先令P3．0=1，延时一段时间，再令P3.0＝0，再延时一段时间后，又令P3．0=1，如此循环，就可构成脉冲序列。延时时间的长短决定了脉冲序列的周期，而脉冲序列的周期又与步进电机的步矩有关。下面提供了一个产生步进脉冲的子程序。 SUB： SETB P3．0 SETB P3．0 ；保证输出高电平的时间5μs SETB P3．0 CLR P3．0 ；变为低电平 MOV R7，30H LOOP： NOP ；软件延时程序： NOP ；基本延时（10μs×时间常数