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作者介绍了基于AT89C52单片机的两不异化式步进电机节制系统的设计方案，增添了步进电机节制系统设计的矫捷性。节制系统采纳AT89C52单片机作为节制器，由达林顿功率管BUW49组成的双H桥式电路作为驱动器，插手按键节制及LCD1602显示。节制系统的电路结构简单、设计思绪清楚。考试考试注解，节制系统操作简单、运行靠得住，具有较强的合用性。1 引言作为工业规模普遍操作的节制电机，步进电机具有超卓的开环机能，易于实现数字化、智能化节制。步进电机组成的节制系统具有结构简单、机能不变、造价廉价等特点，在工业节制规模中获得了普遍的操作。单片机对步进电机的节制成本低、操作矫捷，在步进电机的节制中获得了普遍的操作。本文以AT89C52单片机作为节制器设计一种新型的两不异化式步进电机的节制系统。2 系统结构设计节制系统首要由单片机、键盘、显示、驱动、PC上位机等5个模块组成，其中PC上位机用于编写及烧录法度楷模。节制器经由过程响应的IO接口，将节制指令发送至驱动电路，可以节制步进电机的运行，完成系统的伺服节制。节制系统可实现以下功能：（1）节制步进电机的启动和遏制、运行标的方针、运行速度。（2）显示步进电机的运行状况、标的方针、转速。（3）经由过程软件实现细分节制。图1为节制系统整体结构图。图1 节制系统整体结构图3 系统硬件设计3.1 单片机模块单片机模块首要由AT89C52单片机及外围滤波、电源治理、晶振和复位电路组成。AT89C52单片机具有8KB内存的可编程可擦除只读存储器，便于几回再三的进行法度楷模的编写。电源治理电路供给的3.5V和5V电压分袂给单片机、晶振、LED和节制电路供电。12MHZ的晶振给单片机供给时钟灯号记号。单片机的串口用于和PC上位机的通信和烧录软件法度楷模。P1口节制驱动电路开关管的通断。P0和P2口节制LCD1602和LED组成的显示模块。P3口检测键盘灯号记号及外部间断灯号记号。3.2 键盘及显示模块节制系统设置了5位自力按键组成的键盘模块和由LCD1602和5位LED组成的显示模块。经由过程键盘可以对步进电机进行正转、反转、加速、减速、遏制功能的操作。步进电机运行时的状况信息可以经由过程显示模块直不美不美观的显示出来。图2为键盘及显示模块硬件事理图。键盘模块的特点在于用单片机的两个外部间断来节制步进电机进行加、减速，即每引入一次外部间断，步进电机加/减速一次。正转、反转、遏制按键分袂由单片机的P3.0、P3.1、P3.4口引入。加速、减速按键分袂由单片机的P3.2和P3.3口引入。LCD1602的数据/呼吁选择端、读写选择端、使能灯号记号分袂接在单片机的P2.0、P2.1、P2.2口上，数据口接在单片机的P0口上。LCD1602可以显示步进电机的5种运行状况和运行速度。5位LED经由过程74LS138接在单片机的P2.3—P2.5口上，5位LD分袂用于暗示步进电机的正转、反转、加速、减速、遏制5种运行状况。图2 键盘及显示模块硬件事理图3.3 驱动模块节制系统的电机驱动模块采纳双极性驱动的编制。双极性驱动是指步进电机线圈中电流的勾当标的方针不是单向的，即绕组中的电流有时沿某一标的方针勾当，有时沿相反的标的方针勾当。双极性驱动电路可以同时驱动四线式或六线式的两不异化式步进电机。节制系统所选用的二不异化式步进电机工作时的额定电压为12V，绕组的阻值为1.5Ω，额定电流为8A。因为该步进电机工作时的电流较除夜，是以需要选择额定电流较除夜的功率开关管，否则步进电机工作时较除夜的工作电流发生的热效应极易销毁开关管。功率开关管BUW49工作时的额定电压为80V，额定电流为30A，属于高电流型功率开关管，是以完够知足需要。遵循步进电机的工作事理，当节制电路给驱动电路发出响应的脉冲灯号记号时，电机绕组的通电顺次为A B →A-B →A-B-→A B-，其4个状况按顺次进行轮回，电机则正向动弹。若相序酿成A B-→A-B-→A-B →A B ，电机则逆向动弹。是以，当单片机AT89C52的引脚P1.0至P1.7输出的脉冲时序顺次为10011001→01101001→01100110→10010110时，节制各个开关管顺次导通，发生响应的正向通电时序，从而驱动步进电机正向改变。一样，当单片机的引脚输出的脉冲时序相反时，电机则反向改变。图3为驱动电路硬件事理图。图3 驱动电路硬件事理图节制系统的硬件事理图由电子手艺虚拟仿真软件Proteus 7.5进行仿真，仿真时两不异化式步进电机的参数遵循节制系统所选用的步进电机现实参数设置。经由仿真得出该系统能够实现对步进电机的正/反转、遏制、加/减速的节制，而且节制很是活络、工作靠得住、不会闪现误操作。步进电机在运行时的运行状况、速度参数和按键的操作状况能够以英文的形式很是直不美不美观的显示在LCD1602和5位LED上。经由过水平析仿真时虚拟示波器测出的A、B两相的绕组电压波形得知，步进电机在系统仿真运行的过程中具有精采的动态响应。图4为节制系统整体硬件事理图。图4 节制系统整体硬件事理图4 系统软件设计4.1 步进电机工作编制因为按双四拍编制工作时步进电机不等闲失踪踪步，而且节制精度较高，是以步进电机采纳双四拍的工作编制。这类工作编制每次都有两相绕组导通，两相绕组处在不异的电压之下，以A B →A-B →A-B-→A B-（或反向）编制导通。当A、B绕组完成一次通电轮回往后，磁场改变一周，转子则前进一个步距角。4.2 运行标的方针节制步进电机的运行标的方针由其内部绕组的通电顺次及通电编制抉择。因为两相双四拍步进电机不等闲失踪踪步，节制精度斗劲高，所以本文采纳两相双四拍的工作编制对步进电机进行节制。对两相双四拍工作编制：正向改变：A B →A-B →A-B-→A B-反向改变：A B-→A-B-→A-B →A B 两相双四拍节制模子如表3.1所示。表3.1 两相双四拍节制模子4.3 运行速度节制节制步进电机的运行速度，现实上是节制驱动脉冲的发出频率或换相周期。即在加速的过程中，使驱动脉冲的发出频率升高；在减速的过程中，使驱动脉冲的发出频率下降。对驱动脉冲频率的节制可以经由过程软件延时和硬件间断的编制来实现。软件延时是指遵循所需的延不时刻常数编写一个延时子法度楷模，当CPU履行延时子法度楷模时，系统达到延时的方针。采纳软件延时编制，CPU一贯被占用，使得CPU的操作率下降。可编程的硬件按时器可以对系统的时钟脉冲进行计数，计数值可以经由过程编程的编制设定。当计数到预定的脉冲数时，按时器发生间断灯号记号，系统获得所需的延不时刻。按时器延时可以提高CPU的操作率。4.4 系统法度楷模设计系统法度楷模设计的思惟是：（1）对单片机进行初始化：首先理当关间断，然后对用到的一些存放器和功能模块进行初始化，再开间断，而且给定步进电机的速度初值和每次加速/减速时速度改变的幅值。（2）调入子法度楷模：分块调入标的方针、速度、键盘、显示的子法度楷模。速度节制法度楷模写入外部间断法度楷模中，这样可以在不改变步履标的方针的前提下改变速度的参数。（3）期待功能按键按下：采纳查询编制编写按键法度楷模，经由过程按键法度楷模扫描期待功能按键的按下。（4）履行按键功能：当法度楷模检测到有按键被按下后，履行响应的功能，而且显示步进电机对应的运行状况信息。图5为系统法度楷模结构图。图5 系统法度楷模结构图5 考试考试验证在考试考试中本系统选57HS56DF101TK-01同化式步进电机作为节制对象。该步进电机为两相四线步进电机，步距角为1.8°，额定电流为8A，静转矩为10Kg·cm。图6为节制系统什物图。图6 节制系统什物图考试考试时，测得电机绕组阻值Rs为1.5Ω，系统选择12V直流电源供电，合适步进电机的要求。图7为步进电机运行时A相的电压波形图。图8为步进电机的静态矩角特点曲线图。图7 步进电机A相电压图图8 步进电机矩角特点曲线图考试考试功能声名，本节制系统在步进电机的运行过程中可以实现对步进电机的运行节制，改变步进电机的工作状况，节制切确，能够较好的知足工作要求。6 结语本文基于AT89C52单片机设计的两不异化式步进电机节制系统具有体积小、靠得住性高、功能丰硕、造价廉价等特点，合用规模广，具有很强的合用和经济。（编自《电气手艺》，原文问题为“基于AT89C52单片机的步进电机节制系统研究”，作者为何冲、淑红 等。）