基于单片机的步进电机控制应用new

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1、万方数据基于单片机的步进电机控制应用Step-by-stepstheeIectr．caImachinerycOntrOlapp¨catiOnbaSedonthemonOlIthicinteg陷tedci佗ult袁忠YUANZhOna(成都航空职业技术学院成都610021)摘要：本文总结提出了基于单片机实现的步进电机的脉冲分配和速度调节方法。脉冲分配有两种方法：软件法和硬件法，脉冲频率的调节采用软件延时或硬件定时，给出了脉冲分配的软、硬件解决方案以及脉冲频率调节的方法和实用程序。同B寸还提出了步进电机加减速控制的几种方法，通过对步进电机矩频特性曲线的分析，得出了步进电机的升频表格，并

2、提供了一个完整的软件升降频流程图。关键词：单片机；步进电机；脉冲分配；脉冲频率；速度调节；加减速控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009一0134(2009)03—0112一040引言步进电机是开环伺服系统的执行元件，它将脉冲信号转换成直线或角位移，具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因此在经济型数控机床及自动化设备中得到了广泛的应用。目前，步进电机的控制方法是多种多样的，有传统方式的，也有采用PLC控制的，而单片机是介于工控计算机和可编程控制器之间的一种新型控制器，它控制功能强，灵活性和适应

3、性好，成本低廉，正逐渐成为步进电机的主要控制装置，使电机的控制方式由模拟控制逐渐让位于以单片机为核心的数字控制。本文具体讨论了由单片机实现的步进电机的速度调节问题，并结合实例给出实现的方法。1脉冲分配控制图1用软件实现脉冲分配的接口示意图利用单片机控制实现脉冲分配的方法有两种：软件法和硬件法。软件法完全利用软件方式，按照给定的通电换相顺序，通过单片机的I／o口向驱动电路发出控制脉冲。如图1是用这种方法控制四相步进电机的硬件接口例子。利用805l系列单片机的P1．0一P1．3这4条I，o线，向四相步进电机传送控制信号。设四相八拍工作方式通电换相的相序为A—AB-B—BC-C-CD-D

4、—DA，共8个状态。如果P1口输出的控制信号中，用“0”和“l”分另Ⅱ代表绕组通电和断电，则可用8个控制字来对应这8个状态。在程序中，只要依次将这8个控制字送到Pl口，每送一个控制字，就完成一拍，步进电机转过一个步距角。程序就可根据这个原理来设计。软件法在控制电机运行过程中，要占用大量的CPU时间，可能使单片机无法同时进行其他工作，所以我们更愿意采用硬件法。硬件法实际是采用脉冲分配器芯片来进行通电换相控制。这里采用8713芯片来实现对步进电机的控制。8713芯片属单极性控制，可实现三相步进电机的单三拍、双三拍、六拍控制l四相步进电机的单四拍、双四拍、八拍控制；还可以选择单、双时钟输

5、入；具有正反转控制、初始化复位、工作方式和输入脉冲状态监视等功能l采用4一18V直流工作电源，输出电流为20IIA．8713芯片有16个引脚，各引脚的功能如下表所列：收稿日囊：2009．Ol—16作者简介：袁忠(1969一)，男，四川省成都人，本科，讲师，研究方向为工业自动化。【112】第31卷第3期2009—03万方数据引脚功能说明l正转脉冲输入端2反转脉冲输入螭1．2脚为双时钟糟入靖3脉冲输入端3、4脚为双时钟输入端4转向控制端0为反转：l为正转5工作方式选择：00为双三(四)拍：01、lO为单三6(四)拍：11为六(八)拍7三／四相选择．O为三相；l为四相8地9复位端，低电平

6、有效10输出端。四相用13、12、11、lO脚，分别代衰ll^、B、c、仉三相用13，12、儿脚．分别代表12^、B、C1314工作方式监视。0为单三(四)拍：1为双三(四)拍：脉冲为六(八)拍15输入脉冲状态监视．与时钟同步16电源8713芯片与单片机的接口如图2所示。本例选用单时钟输入方式，3脚为步进脉冲输入端，4脚为转向控制端，这两个引脚的输入均由单片机提供和控制。选用四相八拍控制方式，所以5、6、7脚均接高电平。采用硬件脉冲分配器后，单片机只需提供步进脉冲和转向控制，脉冲的分配工作交给了8713芯片来完成，因此，CPU的负担减轻了许多。P1．O313转向控制P1．14128

7、05l单片机ll58713n厂107+5V图28713脉冲分配器与单片机接口2步进电动机的速度控制步进电机速度的控制是通过控制单片机发出的步进脉冲的频率来实现。对于软件脉冲分配方式采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速；对于硬件脉冲分配方式则采用定时中断方式来调整脉冲频率从而实现调速。根据以上所述，控制步进电机速度的方法有两种。(1)软件延时法：通过调用标准的延时子程序，改变两控制字之间延时时间来实现。采用软件延时方法实现速度调节的优点是程序简单，思路清晰，不占用