51单片机驱动步进电机的方法(详解)

51单片机驱动步进电机的方法默认分类 2007-08-27 09:06 阅读6456 评论15 字号： 大大 中中 小小在这里介绍一下用51单片机驱动步进电机的方法。这款步进电机的驱动电压12V，步进角为 7.5度.一圈360度，需要48个脉冲完成！!该步进电机有6根引线，排列次序如下:1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。VCC系统电源：5VIGi AT89C51-k_C3lOuF31 P艾TI3035343332I23457 0XL 19RSTXI武CADa)po.o (ADI)PD I (AD2)PD.2 (AD3JPD. 3 (AI4)PO 4 (AD5)P0.5 (AD6)P0 6 CAD7)P0 7 Pl omP1.1/T2EXP1.2；KKD! P1.3/TXD3 Pl.NTJ pi sJtHtT Pl.dTlNT pi vTtntsPSEN X2 ALE (A8)P2C (A9)P2 I CA1Q)P22 (AH)P2 3 GM 2)陀斗 (A13)P2 5 (A14)P2 6 (A15JP2 7 P3O/R5CDQ P3,17TXD0 P3 24bm P3.viTnT pi4m P3阿 P3 6?WR30E221 123岛2526 22732E4301目o-& HI 15L 1(5P37?RD t17GNDLB1C2B2C3B3C脚g5BSC6B6C7B7CGNDvccULN20C3C 紅色123456VCCQJ.Id槓色15柚 W-黄色:13Mfe.12l_1IO-vccULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大， 大家可自行加大驱动电压到12V。*步进电机的驱动;DESIGN BY BENLADN911FOSC = 12MHz2005.05.19；步进电机的驱动信号必须为脉冲信号！!！转动的速度和脉冲的频率成正比;本步进电机步进角为 7.5度.一圈360度，需要48个脉冲完成!;A组线圈对应 P2.4;B组线圈对应 P2.5;C组线圈对应 P2.6;D组线圈对应 P2.7;正转次序：AB组-BC组-CD组-DA组（即一个脉冲,正转7.5度）; 正转ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV R3,#144 正转 3圈共144脉冲START:MOV R0,#00HSTART1:MOV P2,#00HMOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRJZ START 对 A的判断，当 A = 0时则转到 STARTMOV P2,ALCALL DELAYINC R0DJNZ R3,START1MOV P2,#00HLCALL DELAY1; 反转MOV R3,#144START2:反转一圈共144个脉冲MOV P2,#00HMOV R0,#05START3:MOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRJZ START2MOV P2,ACALL DELAYINC R0DJNZ R3,START3MOV P2,#00HLCALL DELAY1LJMP MAIN步进电机的转速DELAY: MOV R7,#40M3: MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,M3RETDELAY1:MOVR4,#20DEL2:MOVR3,#200DEL3:MOVR2,#250DJNZR2,$DJNZR3,DEL3DJNZR4,DEL2RETTABLE:正转表2S延时子程序DB 30H,60H,0C0H,90HDB 00正转结束DB 30H,90H,0C0H,60HDB 00反转结束反转表END51单片机控制四相步进电机拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线(红、兰、白、橙)依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一 圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4 X 5) = 18度。地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流， 电机便可连续转动起来。 通过改变脉冲电流的时间间隔， 就可以实现对转速的控制； 通过改变给四线脉冲电流的顺序， 则可实现对转向的控制。所以，设计了如下电路图：C51程序代码为：代码一#i nclude static un sig ned int count;static un sig ned int en dco unt;void delay();void mai n(void)count = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1;/允许CPU中断TMOD = 0x11;设定时器0和1为16位模式1ET0 = 1;/定时器0中断允许TH0 = OxFC;TL0 = 0x18;设定时每隔1ms中断一次TR0 = 1;/开始计数startru n:P1_3 = 0;P1_0 = 1;delay();P1_0 = 0;P1_1 =1;delay();P1_1 = 0;P1_2 = 1;delay();P1_2 = 0;P1_3 = 1;delay();goto startr un;定时器0中断处理void timei nt(void) in terrupt 1TH0=0xFC;TL0=0x18; /设定时每隔1ms中断一次coun t+;void delay()en dco un t=2;coun t=0;dowhile(co un te ndco un t);初步告18度。所将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了,捷！不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活, 另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为以，我将程序代码改进了一下，如下：代码二#i nclude static un sig ned int count; static int step_ in dex;void delay (un sig ned int en dco un t);void gorun( bit turn, un sig ned int speedlevel);void mai n(void)count = 0;step_ in dex = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1;/允许CPU中断TMOD = 0x11; /设定时器0和1为16位模式1ET0 = 1;/定时器0中断允许TH0 = OxFE;TL0 = OxOC;设定时每隔0.5ms中断一次TR0 = 1;II开始计数dogoru n(1,60);while(1);定时器0中断处理void timei nt(void) in terrupt 1 TH0=0xFE;TL0=0x0C; II设定时每隔0.5ms中断一次coun t+;void delay (un sig ned int en dco unt)coun t=0;dowhile(co un t7)step_i ndex=O;elsestep_ in dex-;if (step_ in dex0)step_i ndex=7;改进的代码能实现速度和方向的控制，而且，通过step_ in dex静态全局变量能“记住”步进电机的步进位置，下次调用gorun ()函数时则可直接从上次步进位置继续转动，从而实现精确步进；另外，由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进角度减小了-半，只为9度，低速运转也相对稳定一些了。但是，在代码二中，步进电机的运转控制是在主函数中，如果程序还需执行其它任务， 则有可能使步进电机的运转收到影响，另外还有其它方面的不便，总之不是很完美的控制。 所以我又将代码再次改进：代码三#i nclude static un sig ned int count; / 计数static int step_ in dex; 步进索引数，值为0 7static bit turn;步进电机转动方向static bit stop_flag;/步进电机停止标志static int speedlevel; /步进电机转速参数，数值越大速度越慢，最小值为1，速度最快static int spcou nt;/步进电机转速参数计数void delay(unsigned int endcount);/延时函数，延时为 endcount*0.5 毫秒void goru n();/步进电机控制步进函数void mai n(void)count = 0;step_ in dex = 0;spcount = 0;stop_flag = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1;/允许CPU中断TMOD = 0x11; /设定时器0和1为16位模式1ET0 = 1;/定时器0中断允许TH0 = 0xFE;TL0 = 0x0C;/设定时每隔0.5ms中断一次TR0 = 1;/开始计数turn = 0;speedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;dospeedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;delay(10000);stop_flag=1;delay(10000);stop_flag=0;while(1);定时器0中断处理void timei nt(void) in terrupt 1TH0=0xFE;TL0=0x0C; /设定时每隔0.5ms中断一次coun t+;spco un t-;if(spco un t=0)spco unt = speedlevel;goru n();void delay (un sig ned int en dco unt)coun t=0;dowhile(co un t7)step_i ndex=0;elsestep_ in dex-;if (step_ in dex0)step_i ndex=7;在代码三中，我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中，这样主函数就能很方便的加入其它任务的执行，而对步进电机的运转不产生影响。在此代码中，不但实现了步进电机的转速和转向的控制，另外还加了一个停止的功能，呵呵，这肯定是需要的。步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程，否则电机很容易被 “卡住”，代码一、二实现加速不是很方便，而在代码三中，加速则很容易了。在此代码中，当转速参数speedlevel 为2时，可以算出，此时步进电机的转速为 1500RPM，而当转速参数 speedlevel 1时，转速 为3000RPM。当步进电机停止，如果直接将speedlevel设为1，此时步进电机将被 “卡住”， 而如果先把speedlevel设为2，让电机以1500RPM的转速转起来，几秒种后，再把speedlevel 设为1,此时电机就能以 3000RPM的转速高速转动，这就是“加速”的效果。在此电路中，考虑到电流的缘故，我用的 NPN三极管是 S8050，它的电流最大可达 1500mA，而在实际运转中，我用万用表测了一下，当转速为1500RPM时，步进电机的电流只有90mA左右，电机发热量较小，当转速为60RPM时，步进电机的电流为 200mA左右，电机发热量较大，所以 NPN三极管也可以选用 9013，对于电机发热量大的问题，可加 一个10欧到20欧的限流电阻，不过这样步进电机的功率将会变小。