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1、微电机2010年第43卷第3期基于AVR单片机的步进电机运动控制系统设计陆广平,张美琪,沈加庆(盐城工学院电气工程学院,盐城224051)摘要:采用AVR单片机Mega48作为主控制心片,设计一种通用的三相步进电机运动控制系统。运动控制模式的转动方向、转动速率和转矩数通过键盘输入;运用中断方式可实时改变步进电机的运动控制模式。实践表明,该系统运行简单方便,可靠性高。关键词:单片机;步进电机;运动控制;软件设计;硬件设计中图分类号:TM38316文献标志码:A文章编号:100126848(2010)0320092203DesignonMovementContro
2、lSystemofStepMotorBasedonAVRMCULUGuang2ping,ZHANGMei2qi,SHENJia2qing(SchoolofElectricalEngineering,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224051,China)Abstract:AmastercontrolchipisadoptedonAVRMCUofATMELMega48,anddesignthemovementcontrolsystemofacommonthree2phasestepmotor.Runningdirec
3、tion,rotationrateandstepsofitsmovementcontrolmodecanbesetthroughthekeyboard,alsomovementcontrolmodeofstepmotorcanbechangedbyinterruptionatanytime.Thepracticeshowstherunningofthesystemissimpleandcon2venientandreliabilityofthesystemisexcellent.KeyWords:MCU;Stepmotor;Movementcontrol;So
4、ftwaredesign;Hardwaredesign每运行一步的时间;③显示步进电机转向和转速。0引言因此,系统结构如图1所示。步进电机具有控制简便、定位准确等特点。与交流伺服电机及直流伺服电机相比,其突出优点是价格低廉。只要控制输入电脉冲的频率和时间以及电机绕组通电相序即可获得所需的转速、转角及转向。鉴于传统的脉冲系统移植性不好,可由单片机控制代替脉冲发生器和脉冲分配器,图1系统具体结构框图用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速和步数并控制电机的运112系统设计行状态。这样可以简化控制电路,降低生产成本,1)单片机小系统设计提高系
5、统的运行效率和灵活性。本设计选用AVR单片机Mega48作为主控芯1系统硬件设计片。它集成度高,内含8MHz的RC振荡电路,上[1]电自动复位。111系统功能分析主控模块只需为单片机的电源提供整流滤波,基于Mega48单片机的三相步进电机运动控制和连接USBISP下载接口的连线及复位按键的连系统功能要求是:①起动/停止,加速/减速,正接,具体连接图如图2所示。转/反转;②通过键盘设置步进电机的运行步数和主控模块说明:①图中C1为011μF的瓷片电容,起抑制高频噪声、防振、改善输出瞬态响应的作用;C2为10μF/16V的电解电容,起滤除纹收稿日期:2009207
6、227修回日期:2009210225波保证直流输出的作用;②连续跳针J1与单片机基金项目:江苏省自然科学基金项目(08KJB470004)I/O间直接相连,对单片机的正常工作无影响,下·92·基于AVR单片机的步进电机运动控制系统设计陆广平,等载程序后,对单片机工作亦无任何影响。里选用1000μF的电解电容。2系统软件设计在硬件电路设计好后,通过编程控制步进电机实现不同运行功能。整个系统软件分为:按键扫描获取模块、显示模块、步进电机起动运行模[224]块和精确运行模块。211电机起动运行模块电机起动运行模块要求能控制步进电机的转向和转速,并显示相应的状态,流程
7、图如图4所示。图2主控芯片连接图2)输入、显示模块输入模块是由16(4×4)个按键组成的矩阵键[3]盘。该模块的主要功能为:①通过0～9十个数字键输入预设定的步数(0～999)和转速(0～254);②通过其余6个功能键,改变步进电机运行的状态。输出模块是四位共阳极的数码管组成。显示驱动由4个PNP的三极管9012组成,在其发射极外加+5V电源。另外为保护单片机的端口,在数码管的八位段选信号上要加470Ω的限流电阻,四位位选信号线上加2kΩ的限流电阻。3)电机驱动模块设计由于是小功率三相步进电机,本设计采用3个PNP的三极管9012。并在步进电机A、B、C的三图
8、4步进电机起动运行程序流程图相脉冲信号
