基于單片機的步進電機開環控制系統

摘要: 通過ATMEL89C51單片機對步進電機進行控制,主要介紹了步進電機控制器、驅動電路和LED顯示電路的設計,實現了步進電機的開環控制。在步進電機控制器的設計中,重點闡述了脈沖產生電路以及對速度的控制。該系統具有成本低、控制方便的特點。

0　引言
步進電機是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直線位移的機電執行元件。控制步進電機的輸入脈沖數量、頻率及電機各相繞組的接通順序,可以得到各種需要的運行特性。尤其與數字設備配套時,體現了更大的優越性,因此廣泛應用于數字控制系統中。
本文介紹已實現的單片機對步進電機的數字控制系統。該控制系統中,控制器擔負著產生脈沖以及發送、接收控制命令的任務。本文對控制器的設計,尤其是脈沖產生電路的設計作了詳細的介紹。

1　系統設計
步進電機開環控制系統框圖如圖1所示。系統由步進電機控制器、步進電機驅動電源、步進電機和LED狀態顯示等4部分組成,本文著重介紹步進電機控制器、步進電機驅動電源、LED 顯示狀態3部分。

圖1　步進電機開環控制系統框圖
1. 1　步進電機控制器
步進電機控制器主要由單片機、晶振電路、8K RAM和光電隔離電路等組成(見圖2) 。

圖2　步進電機控制器組成

(1) 晶振電路
單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到:內部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器,就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器,當外接晶振后,就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如圖3所示。本系統選C1和C2值為30 pF。

圖3　內部振蕩電路