单片机概述和驱动步进电机原理

单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、、ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机已经成为电子系统中进行数据采集、信息处理、通信联络和实施控制的重要器件。通常利用单片机技术在各种系统、仪器设备或装置中，形成智能式嵌入系统或子系统。因此单片机技术是电类专业特别是电子信息类学生必须具备的基本功。而步进电机就是单片机技术在日常电子产品中的一项重要应用。步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中。并且人们还利用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具等机械装置。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。大规模集成电路的发展和单片机技术的日益成熟和普及应用，为设计生产功能更全，使用更加方便的步进电机驱动控制器提供了更多的技术支持。单片机驱动步进电机原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如下图所示拍 双四拍 八拍脉冲..rmnjTruTiinjTrLrLii--rLrLrLn_rLn_n_n_n_n_rL「i__rLrLrLrLn-n_n_n_rLn_n_rLn_n_n_nA相nnn_j—j—日相'nnn噫相LD相in nn r步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：控制步进电机的启动利用软件编程判断启动开关是否被打开，如果打开，则电机进入工作状态。控制步进电机的换相顺序及转向通电换相这一过程称为脉冲分配，其各相通电顺序为AB-BC-CD-DA，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。单片机最小系统单片机最小系统包括振荡电路和复位电路两部分。振荡电路用12M晶振，这样一个机器周期1us。复位电路采用手动复位，当按下RESET按键，电阻R1、R2接通5V电源，此时R2分得电压大约为4V,为高电平，即置单片机RST脚为高电平，单片机复位。采样原理进电机根据单片机发出的脉冲序列来决定其工作方式为单四拍、双四拍和八拍，并能将脉冲信号转换成角位移。根据步进电机接收到的脉冲序列的不同，决定其自身的通电相序。数据存放单元安排单片机将立即数存放到相应的工作寄存器中，不同的延时子程序里，将不同的立即数存放到相应的工作寄存器中，以实现不同长度的延时，进而控制电机运行速度，具体数据分配如下表：工作寄存器十进制立即数十六进制立即数R44028HR5（低速）250FAHR5（中速）12078HR5（高速）5032H按键及显示原理系统采用4个拨码开关用来控制步进电机状态转换，分别是总开关、转向控制、中速档和高速档，拨码开关接通时，电源通过上拉电阻和开关到单片机I/O口形成通路，给单片机送入一个高电平，高电平即为有效电平。状态指示采用6个发光二极管分别表示步进电机的启动停止、正转、反转、低速运行、中速运行和高速运行状态，发光二极管正极接电源，负极接单片机I/O口，同时，每个发光二极管需要接限流