《单片机与物联网技术应用实战教程》课件-第17章　安卓手机APP控制步进电动机项目

14b-18a主编14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目17.1项目需求17.2项目的工作原理分析17.3底层硬件电路的设计17.4安卓手机端APP的软件开发17.5底层驱动电路的软件设计17.6项目调试14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目17.1项目需求主流电动机类型一般有三种类型:交流电动机、

直流电动机和步进电动机。在这三种电动机中,

步进电动机最适合于数字控制,精度要求高。一

般电动机都是连续旋转,而步进电动机是一步一

步地转动,每当步进电动机驱动器收到一个驱动14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目脉冲信号,步进电动机将会按照设定的方向转动

一个固定的角度,因此步进电动机是一种将电脉

冲转化为角位移的电动机。对于角位移步进电

动机,用户可以通过控制脉冲的14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-1步进电动机实物图14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目17.2项目的工作原理分析1.转矩电动机一旦通电,在定子和转子间将产生磁场(磁通量Φ)。当转子

与定子错开一定角度θ,产生力F与(dΦ/dθ)成正比。即2.步距角电动机固有步距角表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电动机14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目所转动的角度。一般电动机出厂时都给出了一个步距角的值,如8

6BYG250A型电动机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9

°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称为电动机固有步距角,它

不一定是电动机实际工作时的真正步距角,真正的步距角还和驱

动器有关。电动机转子转过的角位移用θ表示。θ=360°/(转子齿数

J×运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电动机为例。四拍运

行时步距角为θ=360°/(50×4)=1.8°(俗称整步),八拍运行时步距角为

θ=360°/(50×8)=0.9°(俗称半步)。14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目3.相数步进电动机的相数是指电动机内部产生不同对极N、S磁场的励

磁线圈对数,常用m表示。目前,常用的有二相、三相、四相、五相

步进电动机。电动机相数不同,其步距角也不同,一般二相电动机

的步距角为0.9°/1.8°、三相电动机的步距角为0.75°/1.5°、五相电

动机的步距角为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时,用户主要靠选

择不同相数的步进电动机来满足对步距角的要求。4.保持转矩14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目保持转矩是指步进电动机通电但没有转动时,定子锁住转子的力

矩。它是步进电动机最重要的参数之一,通常步进电动机在低速

时的力矩接近保持转矩。由于步进电动机的输出力矩随速度的增

大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就

成为衡量步进电动机最重要的参数之一。比如,当人们说2N·m的

步进电动机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N·m的步

进电动机。5.静转矩14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目静转矩表示电动机在额定静态电作用下,电动机不作旋转运动时,

电动机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电动机体积(几何尺寸)的

标准,与驱动电压及驱动电源等无关。6.拍数步进电动机拍数是指完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电

状态,用n表示,或指电动机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电

动机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运

行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-11相励磁14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-22相励磁14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-31~2相励磁14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-2APP控制步进电动机工作原理结构框图17.3底层硬件电路的设计14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目依据17-2进行项目硬件电路的设计,电路由单片

机最小系统、电源电路、电动机驱动电路、步

进电动机、WiFi模块组成。电源电路由5V供电

和3.3V供电两部分构成,其中5V给单片机供电,3.

3V给ESP8266WiFi模块供电,5V电源经过LM111

7分压芯片实现3.3V输出。14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-3ULN2003引脚图14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-4电动机正转环形脉冲分配表14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-5电动机反转环形脉冲分配表14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-4APP控制步进电动机工作电路原理图14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目表17-6ESP8266WiFi模块的引脚说明17.4安卓手机端APP的软件开发14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目APP软件开发包括界面UI设计和数据处理两部

分内容,关于设计本项目APP的UI布局可以用.ja-

va代码来设计也可以用XML定义,常用的是在

XML中定义。关于Android的UI布局在第7.2节

中已详细地介绍了。14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-5APP控制电动机布局的界面图14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目17.5底层驱动电路的软件设计17.5.1WiFi模块的网络配置第17.4节介绍了前端软件APP的设计,通过前端软件设计出来

的APP下载到安卓手机客户端,在手机上连接WiFi,手机APP

控制界面,按动相应的控件按钮,通过WiFi通信,实现手机与单

片机之间的连接,单片机接收手机APP端发送过来的字符。

发送字符是通过ESP8266模块发送到单片机,而在发送之前14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目需要对ESP8266WiFi模块进行通信配置,而ESP8266WiFi模

块网络配置在第14.5.1节中已详细的作了介绍,这里不在阐

述。17.5.2底层硬件电路的软件设计从第17.3节系统硬件电路的设计图中可以看到P2口通过ULN

2003驱动芯片驱动步进电动机工作。在程序设计上,设置

ESP8266WiFi通信配置,通过WiFi通信在单片机的P3.0引脚14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目接收到字符“Z”时,P2口输出电动机正转表,驱动电动机正

转。在P3.0接收到字符“F”时,P2口输出电动机反转表,驱

动电动机反转。在P3.0接收到字符“T”时,P2口控制电动

机停止转动。14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目图17-6单片机控制步进电动机转动程序流程图14b-18a第17章安卓手机APP控制步进电动机项目17.6项目调试14b-18a第17章安卓手机A