uc3717步进电机驱动电路与89c2051单片机的接口技术

U C 3 7 1 7 步进电机驱动电路与 8 9 C 2 0 5 1 单片机的接口技术 上海江南建筑设计院有限公司 上海2 0 t 8 6 0 王静 海大学机械电子与自动化学院 上海2 0 0 0 7 2 王家鼎 尼普洛 上海 有限公司 上海2 0 18 1 李军民 擅要 本文舟绍用U C 3 7 1 7 驱动 相步进电机的应用电路 它的整步 半步和I 4 步 制方珐 与8 9 C 2 0 5 l 单片机的接口电路控制程序 关键词 步距步距控制单片机 一 前言 端 随着运动控制系统的数字化 步进电机的应用1 3 益广泛 对一台步进电机的控制 是授一定顺序向各 相线圈通电 对各相电流进行控制 微步距控制技术 是步进电机开环控制的新技术 微步距技术使步进电 机步距细化 分辨率有所提高 运行更为平稳 采用微 步距控制的驱动器使步进电机在高级控制系统中具有 更强的竞争力 U N I T R O D E 公司生产的U C 3 7 17 适 用于小功率步进电机一相绕组双极性驱动 用单片机 或逻辑电路产生U C 3 7 1 7 所需的分配信号 由两片 U C 3 7 1 7 和少量外接的R C 元件可组成完整的两相步 进电机驱动系统 可实现整步 半步和1 4 步三种方式 的步距控制或徽步距控制 本文从应用的角度介绍 U C 3 7 1 7 的应用电路 步距控制方法 与单片机的接口 电路和控制程序 二 U c 3 7 1 7 的应用电路和步距控制方法 1U C 3 7 1 7 的引脚图与各引脚的功能 u c 3 7 1 7 的顶视图如图l 所示 下面是各引脚的功 能的简要说明 1 B o u t 和1 5 脚 A o u t 分别接一相绕组线圈的两 端 4 5 1 2 1 3 目1 脚 G N D 接地 电气自动化 2 0 0 2 年第5 期 1 怖l 种步距的工作模式及控 6 脚 V c I C 供电电源 十5 V 7 9 脚 r 1 I n 用于选择绕组线圈电流 8 脚 P h a s e 相位输八端 用于控制转动方向 1 0 脚 C u r r e n t 和1 6 唧 E m i u e r 1 6 脚外接绕组 电流采样电阻 采样信号通过R C 低通滤波器送至1 0 脚 与内部电压比较嚣的基准电压进行比较 l l 嘟 v R j 外接参考电压 改变V R 可实现微步 距控制 在整步 半步 1 4 步工作方式下 v 接固定的 5 V 本文仅讨论这种情况 田2 电气传动和自动控制 1 5 万方数据 由U C 3 7 1 7 组成的二相步进电机驱动电路如图2 所示 2U C 3 7 l7 的步距控制方法 U 3 7 1 7 对步距的控制是选择l I 的不同组合 从而控制绕组电流 达到步距控制的目的 表1 列出 了I o 1 1 的真值表和对绕组电流控制的关系 轰I I I o绕组屯漉 o1 0 0 06 0 01 9 11无电流 以 相步进电机驱动电路为例 U C 3 7 1 7 能实现j 种运 行方式 在以下讨论中以A B 表示二相绕组正向电流 工作 以A B 表示二相绕组反向电流工作 1 基本步距 整步 工作方式 可用二相激励四拍方式 即A B 一础一面一A 百实 现 也可用单相激励四拍方式 即A B A B 实现 2 半步距工作方式 半步距方式采用二相 单相交替激励的二相八拍 方式 即 A B B A B 斗A A B B A B 斗A 二相激励时的转距是单相的14 倍 这是因为二 相激励时的合成转距是单相激励时转距的矢量合成 图3 示出了在第一象限的转距矢量图 3 步距工作方式 固3 为了实现1 4 步距 工作方式 要在整步与 半步间插人一个1 4 步 的状态 见图3 例如 上方的1 4 步状态 A 相 绕组取1 0 0 电流 B 相 绕组取1 9 电流 在第 一象限由半步A 状态剜半步B 状态要经过4 步 即A A 01 9 B 斗A B 呻01 9 A B B 其中01 9 A 01 9 B 分别 表示A 相 B 相绕组取1 9 电流 对应的I o I l 的状态 如表2 所示 点2 1 6 电气传动和自动控制 按照画第一象限的转距矢量I 圭 的方法 不难得到其它3 个象限的转距矢量图 一个循环需I6 步完成 我们可 得到二相1 6 拍L 4 步距所需的控制信号I A 1 1 A 1 0 B I t B P h a s eA P h a s eB 的状态如衷3 所 袁3 P l3P 14 绕组电面j E拍数1 1 BI o BI i AI n AP h a s eA 10 0 1 9 A B 1 0 00 11 0 01 9 A B A 0 19 BO 00 3 二相步进电机的转向控制 无论是整步 半步还是1 4 步工作方式 在一个循 环周期中 P h a s e A 和P h s s eB 都是半周期高电位 半周 期低电位 但是它们在时间上差1 4 周期 通过改变二 相位信号的超前或迟后关系来控制电机的转向 图4 示出了二相步进电机二相四拍工作的正转 反转控制 信号时序图 厂 8 厂 i O l l A 厂 n 厂 L 几 L 肌 c P 厂 4 厂 厂 0 t 1 1 A 几广 厂 L 几 J 1 固4 圈5 电气自动4 t 2 0 0 2 年第5 期 万方数据 三 U C 3 7 1 7 与8 9 C 2 0 5 1 的接口电路 根据以上分析 我们采用8 9 C 2 0 5 1 来控制 U C 3 7 1 7 用P 1O P l5 分别输出1 1 B 1 0 B 1 1 A 1 0 A P h a s e A 和P h a s eB U C 3 7 1 7 是T T L 兼容的电路 为 增加8 9 C 2 0 5 1 的驱动能力 要加一级驱动电路 C I M 0 5 0 P 10 P 1I 是开漏输出 需外接上拉电阻 时钟脉冲由P 32 I N T 0 输入 电路如图5 所示 四 控制程序 控制程序的差程序对8 9 C 2 0 5 1 进行初始化 主要 是对外部中断0 进行初始化 C P U 每检测到由P 32 输人的时钟下降沿产生一次中断 在中断服务程序中 循环输出所要求状态的控制字 1 4 步方式每个状态的 控制字可由表3 得到 从第一拍到第十六拍 控制字分 别为3 0 H 3 4 H 3 C H 1 4 H 1 0 H 1 1 H 1 3 H 0 l H 0 0 H 0 4 H 0 C H 2 4 H 2 0 H 2 1 H 3 3 H 3 1 H 下面列出1 4 步 方式正转的控制程序清单 O R G0 0 0 0 H A J M P M A I N R G0 0 0 3 H M A I N R O T A T E A J M PR O T A T E O R G0 0 3 0 H M O V5 0 H 0 0 H 拍数计数单元清零 S E T BP 32 S E r B n 0 S E T B E X 0 S E T B E A S J M P P U S H A C C P U S HP S W M o VA 5 0 H M O VB A M O V D P T R C O D E M O V CA A r P T R M o VP 1 A M O VA B I N C A M o V5 0 H A 0 N E A 1 0 H L 1 M o V5 0 H 0 0 H Ll POPP S W P O P A C C R E T I C o D E D B3 0 H 3 4 H l C H 1 4 H l O H 1 1 H 0 3 H 0 1 H 0 0 H 0 4 H 2 C H 2 4 H 2 0 H 2 1 H 3 3 H 3 1 H E N D 五 结束语 综上所述 用两片u c 3 7 1 7 组戒二相步迸电机驱 动系统是一种较好的选择 价格便宜 元器件在国内市 场容易购到 易于与单片机接口 在上面介绍的电路 的基础上 增加几个开关 对软件作一些修改 可作成 整步 半步 1 4 步工作方式可选 正转 反转可选的二 相步进电机驱动系统 这套系统已成功地应用于我们 研制的小型多极磁体表面磁场测试系统中 参考文献 1 谭建成电机控制专用集成电路机械工业出短村 1 9 9 9 年7 月 2 U N I T R O D E 公目资料U C l 7 1 7 2 7 1 7 3 7 1 7S t e p p e rM o t o r d r i v ec i r c u i t n o o o o 0 o o o 上接第鹌页 3M S C o m m 控件常用属性的使用 1 在对话框编辑器中设置M s c o m m 控件属性 I D I D C C O M l 资源I D C o m m P o r t 2 C O M 2 S e t t i n g s 9 6 0 0 e 7 2 渡特率9 6 0 0 偶校验 7 个数 据位 2 个停止位 其它选项按照缺省设置 2 在程序代码中通过调用C M S C o m m 类的成员 函数设定 用C l a s sW i z a r d 为M S C o m m 控件添加成员变量m m s e o m m 以便在适当类的有关成员函数中初始化 M S C o m m 控件的参数 参考代码如下 m 一 l S C O l l l f lS e t C o m m P o r t 2 m m s 唧n mS e t S e t t i n g s 9 6 0 0 e 7 2 电气自动化 2 0 0 2 年第5 期 m r f t s c o m mS e t P o r t O p e n T R U E 通过成员函数m r n s c m n mS e t O u t P m 和r r t r n s m r n m G e t l n P u t 实现发送和接收数据 在这里必须 注意的一点是在发送字符数据时 应向M S C o m m 控件 提供U n i c o d e 格式的字符串 并利用U S E S O O N V E R S I O N 和T 2 0 L E 宏进行A N S I 字符串到U n i c o d e 字符串 的转换 具体内窖可参考V C H 60 所带的M S D N 文档 四 数据通信过程 通过S e t T i m e r 设置定时器启动定时 在w M T I M E R 消息响应函数O n T i m e r 中实现对可编程控 制器的轮回发送接收处理 五 结束语 介绍了上位计算机与欧姆龙C 2 0 0 H 系列可编程 控制器分布式串行通信实现方法 给出了用V C 60 实 现上位机串行通信程序的设计方法 电气传动和自动控制 1 7 万方数据 UC3717步进电机驱动电路与89C2051单片机的接口技术UC3717步进电机驱动电路与89C2051单片机的接口技术 作者 王静 王家鼎 李军民 作者单位 王静 上海江南建筑设计院有限公司 上海 201800 王家鼎 上海大学机械电子与自动化学 院 上海 200072 李军民 尼普洛 上海 有限公司 上海 201801 刊名 电气自动化 英文刊名 ELECTRICAL AUTOMATION 年 卷 期 2002 24 5 引用次数 0次 参考文献 2条 参考文献 2条 1 谭建成 电机控制专用集成电路 1999 2 UNITRODE公司资料 相似文献 6条 相似文献 6条 1 期刊论文 丁学恭 吴晓苏 Ding Xuegong Wu Xiaosu 切比雪夫插值用于等幅电流矢量微步距控制 电气传动 2007 37 6 基于步进电机微步距高精度定位控制 提出采用切比雪夫插值法 对步进电机的等幅电流分矢量幅值进行计算控制的方案 克服了步进电机微步距开环 控制分辨率不高和定位精度不准确的问题 该方法在原理上 从汇编控制角度出发 解决了步进电机等幅电流矢量的微步距控制 实验表明该方法具有较好 的实际效果 实现了步进电机的高分辨率 高精度定位 并具有良好的动态运转特性 该控制方案方便于计算机实现 2 期刊论文 丁学恭 DING Xue gong 步进电动机高精度矢量细分法微步距控制的设计与实现 机械制造与自动化 2006 35 4 提出了一种步进电动机高精度矢量细分微步距控制的设计与实现方法 并从原理上寻求解决步进电动机高精度微步距控制和定位 以提高步进电动机 的分辨率和动态运转特性 3 期刊论文 赵涛 3955芯片在步进电机微步距控制中的应用 机电工程2003 20 2 介绍了3955的引脚功能 微步距控制方法 并给出了由3955组成的两相步进电机驱动电路以及与89C51接口电路和控制程序 4 期刊论文 韩乃文 计算机辅助送料齿轮换算 机械工程师2003 10 从实际应用入手 利用Visual Basic进行循环程序设计 针对各类控制条件对高速冲床步距齿轮齿数进行精确计算 并可分别进行手动验算和自动选择 计算 5 期刊论文 郑彧 陈鸿 裴焕斗 基于SPMC75F2413A单片机的步进电机控制方法 航空科学技术2007 5 提出了一种基于凌阳SPMC75F2413A单片机的步进电机微步距控制方法 通过单片机10口输出的数据为步进电机的控制信号 信号经微