于单片机的步进电机开环控制系统设计

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1、于单片机的步进电机开环控制系统设计［作者：李存志　张松炜    转贴自：微计算机信息    点击数：6    更新时间：2008-6-17【字体：A 】ResearchontheDriverandControlSystemoftheStepMotor摘要:本文研究开发了一种步进电机驱动器及其控制系统。该系统以PC机作为上位机，以单片机作为下位机，可使上位机能够可靠地将经过处理的控制指令和参数发送到下位机，保证下位机能够准确、及时地发出控制信号，通过驱动器驱动步进电机工作。同时，上位机检测下位机的各种状态信号，进行诊断和处理。关键

2、字:步进电机；控制系统；驱动器；通信电路Abstract:Ahighperformancecontrolsystemofsteppingmotorhasbeendeveloped.ThesystemadoptsthePCasmastercomputerandthesingle-chipasslavecomputer.Controlinstructionsandparameterhavebeendeliveredfromthemastercomputertoslavecomputerdependentlyandsmoothlyin

3、ordertoguaranteetheworkthatcanbeaccuratelyandpromptlydone.Besides,thehostcomputercollectsvariouskindsofstatesignalthattheslavecomputerfeedbackstodiagnoseandmanipulate.Keywords:StepMotor;ControlSystem;Driver;CommunicationCircuit1引言步进电机又称脉冲电动机，是数字控制的一种执行元件。它是随着计算机控制系统发

4、展而发展起来，利用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或者线位移的电动机。对于步进电机控制系统，运动控制器就像是它的中枢神经系统，指挥着它的每个动作。本文以步进电机为控制对象，继承传统步进电机控制的优点，研制高性能步进电机驱动器及控制系统。2系统总体设计 图1控制器总体结构图步进电机控制器是步进电机控制系统重要部分，控制器接收上位机发送的指令，并根据指令向各步进电机发出控制信号，各个电机的驱动器则将控制信号转变成直接驱动步进电机的电信号，实现步进电机的控制。采用PC机的控制系统，其软硬件资源丰富，柔性极强。图1为控

5、制器总体结构图。单片机的种类是很多的，有PIC系列、Motorola系列、Intel系列8051类单片机等。各个系列的单片机各有所长，在处理速度、稳定性、I/O能力、功耗、功能齐全、价格等方面各有优劣。这些种类繁多的单片机家族，给我们单片机的选择提供了很大的余地。Intel公司生产的51系列单片机具有功能强大、价格低廉、体积小、开发工具易操作等特点，在市场中占有很大的份额，是一种比较通用且经济实惠的产品。因而本系统中选用了40管脚的51单片机ATMEL89C51作为主控芯片。3硬件详细设计3.1通信电路设计通过EPP并行口可以简

6、单方便地设计出各种接口应用电路，其设计方法与总线方式更为接近，由于它所用的信号线十分有限，必须把数据的传送分为两个周期。EPP口的数据与地址分时复用8位数据/地址总线，其资源相对较少，并且在EPP口中只有WRITE,DATASTB,ADDSTB这三条用于数据和地址传输的控制线，所以整个系统的读写控制信号即读数据、读地址、写数据、写地址信号不能直接从EPP口上得到。为了解决这一问题，在设计中采用了对数据选通线、地址选通线、写信号线进行组合译码的方法，其接口电路如图2所示。 图2通信接口电路3.2驱动与光电隔离电路设计尽管所有的打印

7、机口均有17根信号传输线，然而这些信号线的性能确存在着差别，例如输出电阻、抗干扰能力等都有所不同。IEEE488描述了两个级别的打印机性能标准:一级和二级。二级标准可以提供比原始打印口或一级标准大的多的电流。EPP和ECP模式均可以提供二级标准。电路设计中采用8D双向总线发送/接收器74LS245作为驱动电路，74LS245在电路中起缓冲、隔离作用，还有一定的保护和控制作用。当E有效时，74LS245的输入/输出方向由DIR控制。因此，若将DIR接固定TTL电平，则74LS245为单向缓冲器。一般都是使用它的双向传输功能。为此，

8、DIR必须可控，使其根据需要变为高电平或低电平，并与E相结合控制数据传输方向。光隔离器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输入输出之间绝缘、单向传输信号等优点。利用光隔离器将控制器与外部的驱动电路隔离开来，使得外部电路的变化不至于影响或者损坏控制系统，从而