1、51單片機綜合學習系統之步進電機控制篇大家好，通過以前的學習，我們已經對51單片機綜合學習系統的使用方法及學習方式有所了解與熟悉，學會了紅外線遙控的基本知識，體會到了綜合學習系統的易用性與易學性，這一期我們將一起學習步進電機控制的基本原理與使用方法。     先看一下我們將要使用的51單片機綜合學習系統能完成哪些實驗與產品開發工作：分別有流水燈，數碼管顯示，液晶顯示，按鍵開關，蜂鳴器奏樂，繼電器控制，IIC總線，SPI總線，PS/2實驗，AD模數轉換，光耦實驗，串口通信，紅外線遙控，無線遙控，溫度傳感，步進電機控制等等。   

2、; 上圖是我們將要使用的51單片機綜合學習系統硬件平臺，本期實驗我們用到了綜合系統主機、步進電機，綜合系統其它功能模塊原理與使用詳見前幾期電子制作雜志及后期連載教程介紹。    步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率

3、來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環控制。步進電機分類與結構    現在比較常用的步進電機分為三種：反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）。本章節以反應式步進電機為例，介紹其基本原理與應用方法。反應式步進電機可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。常用小型步進電機的實物如圖1所示。圖1步進電機實物圖圖2 步進電機內部圖步進電機

4、現場應用驅動電路    綜合系統使用的是小型步進電機，對電壓和電流要求不是很高，為了說明應用原理，故采用最簡單的驅動電路，目的在于驗證步進電機的使用，在正式工業控制中還需在此基礎上改進。一般的驅動電路可以用圖3的形式。圖3 一般驅動電路    在實際應用中一般驅動路數不止一路，用上圖的分立電路體積大，很多場合用現成的集成電路作為多路驅動。常用的小型步進電機驅動電路可以用ULN2003或ULN2803。本書配套實驗板上用的是ULN2003。ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品，具有電流增益高、工作電壓高

5、、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適應于各類要求高速大功率驅動的系統。ULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網絡以及鉗位二極管網絡構成，具有同時驅動7組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。ULN2003內部結構及等效電路圖如圖4：圖4 ULN2003內部框圖及等效電路圖    ULN2003A型高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的典型應用電路框圖如圖5所示。鉗位二極管用于保護線圈通斷時的反電動勢擊穿集成電路，可以看出，該電路的應用非常簡單。圖5 典型應用圖步進電機的程序設計實現功能：開發板上電時電機正轉，按住51單片機綜合學習系統上的按鍵

6、SW20（P14）時反轉。圖6 步進電機實驗演示圖電機正反轉的環形脈沖分配表如下：步數P00P01P02P03AB/A/B11100201103001141001表1：正轉環形脈沖分配表步數P00P01P02P03AB/A/B11100210013001140110表2：反轉環形脈沖分配表硬件原理圖圖7 硬件原理圖程序流程圖圖8 軟件流程圖軟件代碼/*/*杭州晶控電子有限公司*/*/*步進電機演示程序*/*目標器件：AT89S51*/*晶振:11.0592MHZ*/*編譯環境：Keil 7.50A*/*/*包含頭文件*/#include <reg51.h>/*端口定義*/sbit

7、key = P14;/*函數功能:延時子程序入口參數:出口參數:*/void delay(void)int k;for(k=0;k<2000;k+);/*函數功能:主程序入口參數:出口參數:*/void main()P0=0x00;/輸出全高key=1;/按鍵置輸入狀態while(1)/主循環if(key=1)/無鍵按下正轉P0=0xFC;/1100delay();P0=0xF6;/0110delay();P0=0xF3;/0011delay();P0=0xF9;/1001delay();else/有鍵按下反轉P0=0xFC;/1100delay();P0=0xF9;/1001delay();P0=0xF3;/0011delay();P0=0xF6;/0110delay();    相信看到這