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基于单片机的步进电机控制系统硬件设计
作者：王鹏宇段广云郭云峰来源：《中小企业管理与科技上旬刊》2012年第01期
摘要：系统通过单片机作为步进电机的控制核心，完成了步进电机的硬件电路设计，实现了步进电机的启／停控制、正反转，以及转速的测量和显示，适用范围较广，且电路简单，成本较低，控制方便，实用价值高。
关键词：单片机步进电机驱动电路霍尔传感器
0引言
基于单片机的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点，在数控机床、机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等领域有着广泛的应用。步进电机是将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，因此步进电机非常适用于单片机控制。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。因此，单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。
1系统总体方案设计
步进电机控制系统主要由单片机、键盘LED、驱动／放大和测速电路等4个模块组成，该控制系统可实现的功能：①通过键盘启动／暂停步进电机、设置步进电机的转速和改变步进电机的转向；②通过LED管显示步进的转速和转向等工作状态；③实现二相或四相步进电机的控制：④通过霍尔传感器能够实现对步进电机的速度测量。系统总体方案设计如图1所示。
2系统硬件设计
21单片机模块
单片机的最小系统电路包括时钟电路和复位电路。本文所设计的系统中，时钟电路采用外接12M晶振。复位电路作用是使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定状态开始运行。本文采用上电复位。
22键盘输入模块
为实现人机对话，该系统设计扩展了4个按钮作为输入键盘，可手动直接操作该控制系统。系统上电后，通过键盘输入步进电机的启停、步数转速和转向等。如图2所示，设计P3口接4按钮键盘，键盘电路如图2所示：其中，S0接P37控制加速，S1接P36控制减速，S2接P35控制正转，S3接P34控制反转。
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23驱动电路模块
为了实现对步进电机的高精度控制，系统采用步进电机驱动芯片TB6560AHQ，它是东芝公司主推的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片，具有双全桥MOSFET驱动，耐压40V，具有整步、12细分、1８细分、116细分运行方式可供选择，配合简单的外围电路即可开发出高性能的驱动电路。
24LED速度显示模块
LED数码显示器是1种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了r