基于PIC16F873單片機的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)

引 言
單片機控制步進(jìn)電機具有功能靈活多樣，脈沖輸出準(zhǔn)確，實時性強等特點，通過軟件設(shè)計可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，其系統(tǒng)成本較低，近些年來已被廣泛應(yīng)用在各種不同的運動控制系統(tǒng)中。
在實際應(yīng)用中，若步進(jìn)電機在升降速時，脈沖頻率的變化不合理，就會使電機失步或者過沖，使系統(tǒng)無法做到精確定位；同時，由于系統(tǒng)快速性的要求，電機需要很快地完成加減速過程。
這里設(shè)計了基于PIC單片機的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)，分析快速性最好的指數(shù)型加減速曲線在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用規(guī)律，提出了一種升降速曲線的優(yōu)化方法，采用了硬件、軟件抗干擾技術(shù)措施。可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)與指令，并能通過旋鈕方便地實現(xiàn)電機的連續(xù)調(diào)速，實時設(shè)置與顯示步進(jìn)電機的工作方式。

1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計
系統(tǒng)功能原理示意圖如圖1所示。

在該系統(tǒng)中由單片機直接輸出電機的各相控制脈沖序列，光耦進(jìn)行必要的光電隔離，采用分立元件構(gòu)成功率MOSFET管驅(qū)動電路，帶動電機轉(zhuǎn)動。鍵盤接口與 LED顯示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289實現(xiàn)。既可使用按鍵輸入的方式精確設(shè)置電機的工作方式與轉(zhuǎn)速，也可以通過調(diào)速旋鈕實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，還能通過上位微機實現(xiàn)對電機工作方式的調(diào)整與控制。

2 硬件電路設(shè)計
2．1 控制電路設(shè)計
控制芯片采用PIC16F873，該單片機具有抗干擾能力強，超低功耗。芯片自帶硬件看門狗，具有高速SPI通信端口，6通道10位A／D轉(zhuǎn)換，2路PWM輸出，8 KB容量的FLASH存儲器，368 B容量的SRAM，3個定時器，1個SPI串行通信口。由于單片機內(nèi)部的資源豐富，性價比高。能夠滿足該設(shè)計的要求，而且減少硬件電路的設(shè)計，提高工作效率。單片機的外部引腳定義以及在該設(shè)計的資源分布如圖2所示。