基于单片机的步进电机开环控制系统
摘要通过ATMEL89C51单片机对步进电机进行控制主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计实现了步进电机的开环控制。在步进电机控制器的设计中重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制。该系统具有成本低、控制方便的特点。
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引言步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。控制步进电机的输入脉冲数量、频率及电
机各相绕组的接通顺序可以得到各种需要的运行特性。尤其与数字设备配套时体现了更大的优越性因此广泛应用于数字控制系统中。本文介绍已实现的单片机对步进电机的数字控制系统。该控制系统中控制器担负着产生脉冲以及发送、接收控制命令的任务。本文对控制器的设计尤其是脉冲产生电路的设计作了详细的介绍。
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系统设计步进电机开环控制系统框图如图1所示。系统由步进电机控制器、步进电机驱动电源、步进电机和LED状态显示等4部分
组成本文着重介绍步进电机控制器、步进电机驱动电源、LED显示状态3部分。
图111
步进电机开环控制系统框图步进电机控制器
步进电机控制器主要由单片机、晶振电路、8KRAM和光电隔离电路等组成见图2。
图2
步进电机控制器组成
f1晶振电路单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器简称晶振或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器当外接晶振后就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图3所示。本系统选C1和C2值为30pF。
图3
内部振荡电路
2光电隔离电路利用光隔离器组成的光电隔离电路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提高系统的可靠性增强抗千扰能力。光隔离器最重要的参数是电流传输比CTR通常其值为02～09。输入数字信号提供一定的电流5～10mA时光隔离器才会输出放大的数字电平。光隔离器连接时注意信号正负逻辑。光隔离器的输入、输出端地线必须互相隔开并且输入、输出端两个电源必须单独供电如果使用同一电源外部干扰信号可能通过电源串到系统中来。
3存储模块89C51单片机片内只有128B的RAM而本系统中需要存储的数据较多需扩展外部RAM。
4步进脉冲产生电路在采用单片机的步进电机开环系统中控制系统的CP脉冲的频率或换向周期实际上是控制步进电机的运行速度。系统可用两种办法实现步进电机的速r