基于单片微机的步进电机控制系统

电气传动２００３年第６期

一种基于单片微机的步进电机控制系统

毛玉蓉１

翁惠辉１刘钢２

１．江汉石油学院２．新疆独山子石化总厂基建公司

摘要；文章介绍了一个由ＡＴ８９ｃ５１单片机控制步进电机的系统实例，包括系统硬件设计和软件设计。在硬件设计中强调了步进电机驱动电源，给出了控制电路原理图。并在软件设计中给出了主要的控制程序。

关键词：单片机步进电机驱动电源定时器

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步进电机是将输入的电脉冲（数字控制信号）转换成角位移或直线位移的伺服电动机，它本身就是一个完成数字／模拟转换的执行元件。步进电机的定子上通常装有多相绕组，转子是带齿的铁心或永久磁铁。只要实现各相绕组按一定规律轮流通电，就可产生步进运动。在实用的系统中，用脉冲分配网路并经功率放大来向绕组供电。每当电机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向，很容易用微机实现数字控制。

由于步进电机具有步距值不受诸如电压和温度变化的影响、误差不长期积累以及控制性能好等优点，所以步进电机在仪器仪表、机器人、数控机床、纺织、轻工、石油、邮电、冶金和化工等行业得到了越来越广泛的应用。ｌ

配器产生步进电机工作方式所需的各相脉冲信号，功率驱动电路对脉冲分配回路输出的弱信号进行放大，产生电机所需的激励电流。

幽１控制系统框图

本控制系统采用ＭＣＳ５１系列单片机ＡＴ８９ｃ５１作为处理器。８９ｃ５１内部有４Ｋ的可编程Ｅ—ＰＲＯＭ、１２８字节的ＲＡＭ（其中有１６个字节既可作一般的ＲＡＭ单元使用，又可对１２８位进行位操作）、２１个特殊功能寄存器、２个ｌ６位的定时器或计数器以及一个全双工串行口，对外有４个端口、３２条Ｉ／Ｏ线，它们都具有位寻址功能，使用极其方便。我们通过８９ｃ５１的Ｐ１．１口输出信号控制步进电机。

系统所用的步进电机为４５ＢＦ００５一Ｉ型三相反应式步进电机，其工作电压为＋２７Ｖ，静态电流为２．５Ａ，步距角为１．５。

本系统的驱动电源选用日本ｓａｎｙｏ（三洋）电机公司生产的ＰＭＭ８７１３作为此步进电机的脉冲分配器。它适用于控制三相和四相步进电机，有３种激励方式：１相、２相以及１—２相。输入方式可

系统硬件设计

该单片机控制步进电机系统由单片机、步进

电机驱动电源（脉冲分配器和功率驱动）、步进电机等部分组成，其控制框图如图１所示。

在图１中由单片机给出脉冲信号，经脉冲分

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