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基于单片机及VC++的步进电机控制系统设计

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  本文所设计系统中,采用单相驱动和单-双相驱动两种加电方式驱动步进电机运转,即 单相四拍和单-双相八拍驱动,分别为整步和半步运转,步进角分别为7.5度和3.75度,不同 的驱动方式其状态表不同,两种驱动方式的波形及状态表如下,其中1代表高电平,表示驱 动的磁极绕组通电;0代表低电平,表示驱动的磁极绕组不通电。


  按照设计要求改变转速,则只要改变P2.7-P2.4轮流改变电平的时间即可达到要求,这个 时间不应采用延时来实现,因为会影响到其他功能的实现。这里以定时的方式来实现,晶振 频率为11.0592M,采用T0方式1定时。主程序流程图如图7所示:


  系统上电后,首先进行初始化,包括液晶屏初始化及将程序所用到的内存单元(开关机 状态标志位7FH、正反转标志位7EH、单相励磁或单双相励磁标志位7DH、测试标志位7CH、 当前速度寄存单元2EH)清零。然后检测是否开启电机,检测到开信号后,设置状态位,7FH=1,7EH=1,7DH=1,2EH=10,代表起始状态设置为:单双相励磁正转,起始速度为10r/m。

  设置 T0 相关参数后,开始定时,同时检测键盘是否有其它请求发生,如果有,则改变 相应的状态位,并改变单片机输出波形,控制步进电机运行状态改变。

  串行通信的编程方式有两种查询方式:查TI 或RI 是否为“1”。中断方式:如果预先开 了中断,当TI、RI 为“1”,会自动产生中断。两种方式中当发送或接受数据后都要注意清 TI 或RI。本文所设计系统中,下位机采用查询及中断两种接收方式,接收上位机的控制指 令;发送采用查询方式,将当前电机运行状态信息发给上位机实时显示。

  5 功能验证

  利用示波器测量P2.7-P2.4口产生的波形,以测试电机的激励脉冲是否与理论相符,所测 波形如图8、9所示。图8是在单-双相八拍励磁方式,转速为10转/分的情况下,测量出的P2.7 和P2.5波形,即A,/A的激励波形。图9是在单相四拍励磁方式,转速为30转/分的情况下, 测量出的P2.7和P2.6波形,即A,/B的激励波形。


  上位机控制操作和键盘控制操作可以单独发出指令,也可以交互发出指令,该系统应用 环境较广。经测试,所设计系统可以很好的达到设计要求,可以实现对步进电机的基本控制 及状态实时显示。

  6 结论

  本文设计出的步进电机控制系统,可以实现对步进电机的基本控制及运行状态的实时显 示。该系统实用性强,操作方便,经测试取得了良好效果。经过一定的技术改进后,可以应 用于包装机械的物料计量、包装膜供送、横封等过程中,精确控制执行机构的运行速度和运 行位置。利用步进电机替代传统的机械或其它方式,不仅能使包装机械结构变得简单、调节 方便、可靠性增加,而且精度会得到很大提高。


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