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时间:2018-09-07
《51单片机驱动步进电机电路及程序课件》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、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。。19§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。
2、29二、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°39(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°49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
3、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°。59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。692.三相六拍运行方式当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
4、、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。79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
5、项三拍和三项六拍运行方式,哪种定位更精确?89三、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。99§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
6、与停止、步进脉冲的频率和个数都可用软件控制。109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
7、进脉冲的子程序。119SUB:SETBP3.0SETBP3.0;保证输出高电平的时间>5μsSETBP3.0CLRP3.0;变为低电平MOVR7,30HLOOP:NOP;软件延时程序:NOP;基本延时(10μs×时间常数)NOPDJNZR7,LOOPRET※时间常数事先可装入30H单元,改变30H单元的内容就可改变延时长短P3.0输出脉冲波形1292.由软件完成脉冲分配工作特点:由软件完成脉冲分配工作,不仅使线路简化,成本下降,而且可根据应用系统的需要,灵活地改变步进电机的控制方案。硬件的主要任务是完
8、成驱动功能。如图单片机直接带动步进电机的一种接口方案,接口并不复杂,单片机P1的低三位被设成输出位,P1.0控制A相绕组通断,P1.1控制B相,P1.2控制C相。139以A相控制为例:当P1.0输出为1,发光管不发光,因此光敏二极管截止,使担负驱动任务的达林顿管导通。A相绕组通电。相反,当P1.0=0→发光管发光→光敏管导通→达林顿管截止→A相绕组不通电。149为什么步进电机功率驱动电路采用光电隔离?步进电机功率驱动电路工作在较大脉冲电流状态,采用光电耦
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