51單片機(jī)輕松入門—基于STC15W4K系列（C語(yǔ)言版）
李友全 編著 詳見:http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-37954-1.html
第15章 步 進(jìn) 電 機(jī) 測(cè) 試 1 步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn) 2 步進(jìn)電機(jī)的3種勵(lì)磁方式 3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)例
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步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn)： 1 步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn) ①步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度和輸入脈沖成正比，通常市面所售步進(jìn)電機(jī)說(shuō)明書會(huì)說(shuō)明 其步進(jìn)角（也就是一個(gè)脈沖所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角度），比如常見的小體積永磁式電機(jī) 的步進(jìn)角是7.5°，則送給它48個(gè)脈沖使步進(jìn)電機(jī)正好轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。
② 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角誤差很小，沒有累積誤差，因此控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)還是會(huì)回 到原來(lái)的位置，不會(huì)因?yàn)檎`差累積而使初始位置越來(lái)越遠(yuǎn)。 ③ 具有自保持特性，任何一相線圈加上電源后，電機(jī)本身具有自保持力矩，不 送脈沖情況下會(huì)停止在一定位置，不會(huì)改變。 ④ 步進(jìn)電機(jī)空載最高啟動(dòng)頻率一般能達(dá)到450Hz，使用頻率不能超過(guò)允許最高頻 率，否則電機(jī)只能振動(dòng)，無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑤ 常見步進(jìn)電機(jī)供電電壓是5V、12V、24V，供電電壓允許誤差±10%，電機(jī)外殼 上一般都會(huì)對(duì)供電電壓規(guī)格作相應(yīng)標(biāo)識(shí)。 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部線圈電路圖：
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外部接口
2 步進(jìn)電機(jī)的3種勵(lì)磁方式 依次改變電流所流過(guò)的線圈，就可以讓步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，如果順序相反的話，電機(jī) 就會(huì)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，比如圖13-1電機(jī)有A，/A，B，/B共4組線圈，最簡(jiǎn)單的方式就是 依次將電流按A，B，/A，/B順序?qū)?組線圈，不同的導(dǎo)入方式會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié) 果，電流的導(dǎo)入稱為勵(lì)磁，勵(lì)磁有3種方式。 （1）1相勵(lì)磁（也稱為單4拍） 這種勵(lì)磁方式是將電流一次只導(dǎo)入一組線圈中，每次可移動(dòng)一個(gè)步進(jìn)角，這種 勵(lì)磁方式產(chǎn)生的力矩小，噪音振動(dòng)最大，勵(lì)磁順序如表15-1所示，其中H表示勵(lì) 磁，L表示未勵(lì)磁，圖15-2是對(duì)應(yīng)波形圖。 表15-1 圖15-2
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（2）2相勵(lì)磁（也稱為雙4拍） 這種勵(lì)磁方式是將電流一次導(dǎo)入兩組線圈中，每次可移動(dòng)一個(gè)步進(jìn)角，由于同時(shí) 有2個(gè)線圈被勵(lì)磁，因此產(chǎn)生的力矩較大，噪音振動(dòng)比1相勵(lì)磁小，勵(lì)磁順序如表 15-2所示，圖15-3是對(duì)應(yīng)波形圖，按照表15-2的方式依1、2、3、4的順序分別將4 組線圈中的2組線圈勵(lì)磁，步進(jìn)電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)步進(jìn)角，如果反方向勵(lì)磁（也就是以4、3、2、1的順序），步進(jìn)電機(jī)就按反方向轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)步進(jìn)角。
（3）1-2相勵(lì)磁（也稱為8拍） 這種勵(lì)磁方式是上述兩種勵(lì)磁方式的綜合，將A、B兩相采用交互勵(lì)磁的方式 進(jìn)行，將電流第一次導(dǎo)入一組線圈中，在第二次導(dǎo)入兩組線圈，每次可移動(dòng)半 個(gè)步進(jìn)角，是噪音振動(dòng)最小的一種勵(lì)磁方式，勵(lì)磁順序如表15-3所示，圖15-4 是對(duì)應(yīng)波形圖，按照表15-3的方式依1、2、3、4、5、6、7、8的順序分別將4組 線圈勵(lì)磁，步進(jìn)電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)步進(jìn)角（雖然勵(lì)磁8次，但因每次都只前進(jìn)半個(gè) 步進(jìn)角，總和還是4個(gè)步進(jìn)角）。
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3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī)典型驅(qū)動(dòng)電路如圖15-5所示，有時(shí)為了增加電機(jī)輸出力矩，在不增加電源電壓和驅(qū)動(dòng)脈 沖寬度的前提下，可將圖15-5中的4只反峰電壓保護(hù)二極管1N4007去掉，只要電機(jī)繞組斷電瞬間 產(chǎn)生的電壓峰值不超過(guò)TIP122的極限電壓100V即可，這樣就成了圖15-6的電路，TIP122內(nèi)部CE間 已集成反向二極管，為了減輕內(nèi)部反向二極管負(fù)擔(dān)，所以外部并接了1N4007給電機(jī)繞組提供反向 電流通路，圖15-7與圖15-8是實(shí)測(cè)的TIP122集電極電壓波形與TIP122發(fā)射極電流波形（即電機(jī)繞 組電流波形）。 圖15-5 步進(jìn)電機(jī)典型驅(qū)動(dòng)電路圖 15-6 增加驅(qū)動(dòng)力矩的電路
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GND
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圖15-7 典型電路波形 圖15-8 增加力矩電路的波形 4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)例 例15.1 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)測(cè)試，使用圖15-7或圖15-8的電路，采用1-2相勵(lì)磁，要求上電后順轉(zhuǎn) 200步，然后反轉(zhuǎn)200步，如此循環(huán)，完整實(shí)驗(yàn)代碼如下。使用P20、P21、P22、P23口驅(qū)動(dòng)電機(jī) #include "STC15W4K.H " unsigned char code BiaoGe[8]={0x08,0x0C,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; void PROT_Init(void) { P2M1 = 0x80; // 1000 0000 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、接驅(qū)動(dòng)功率管，推挽輸出 P2M0 = 0x0f; // 0000 1111 P2.7 接接霍爾傳感器信號(hào)輸入，高阻輸入 } void shun200() // 順轉(zhuǎn)200步 { unsigned int i; unsigned char n; n=0; for(i=0;i<400;i++) // 200步，i/2為實(shí)際步數(shù) { P2=BiaoGe[n]|0xf0; // 不影響P2口高4位 delay3ms(); n=n+1; if (n>7) { n=0; } } P2&=0xf0; // 保證電機(jī)繞組斷電 } void fan200() // 反轉(zhuǎn)200步 { unsigned int i; unsigned char n; n=8; for(i=0;i<400;i++) // 200步，i/2為實(shí)際步數(shù)
P2=BiaoGe[n]|0xF0; // 不影響P2口高4位 delay3ms(); if (n==0) { } P2&=0xf0; // 保證電機(jī)繞組斷電 } void main(void) { PROT_Init(); // 初始化端口 while(1) { shun200(); delay1s(); fan200(); delay1s(); } }
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器原理圖 001.jpg (244.95 KB, 下載次數(shù): 124)
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