单片机控制步进电机程序

51单片机控制步进电机接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝上买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相（后来才知道，四相和两相步进没什么区别的！！），接线共有六根，外形如下图所示：拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)＝18度。地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。如果用单片机来控制此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。所以，设计了如下电路图：C51程序代码为：代码一#includeAT89X51.hstaticunsignedintcount;staticunsignedintendcount;voiddelay();voidmain(void){count=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允许CPU中断TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1ET0=1;//定时器0中断允许TH0=0xFC;TL0=0x18;//设定时每隔1ms中断一次TR0=1;//开始计数startrun:P1_3=0;P1_0=1;delay();P1_0=0;P1_1=1;delay();P1_1=0;P1_2=1;delay();P1_2=0;P1_3=1;delay();gotostartrun;}//定时器0中断处理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFC;TL0=0x18;//设定时每隔1ms中断一次count++;}voiddelay(){endcount=2;count=0;do{}while(countendcount);}将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为18度。二手步进电机的要注意，有些退磁比较严重，这个店还是比较好的，加到12V，步进的力气很大，用手拧不住！呵呵，算是帮这个店做个广告了O(∩_∩)O~所以，我将程序代码改进了一下，如下：代码二#includeAT89X51.hstaticunsignedintcount;staticintstep_index;voiddelay(unsignedintendcount);voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel);voidmain(void){count=0;step_index=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允许CPU中断TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1ET0=1;//定时器0中断允许TH0=0xFE;TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次TR0=1;//开始计数do{gorun(1,60);}while(1);}//定时器0中断处理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFE;TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次count++;}voiddelay(unsignedintendcount){count=0;do{}while(countendcount);}voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel){switch(step_index){case0:P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;break;case1:P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case2:P1_0=0;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case3:P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;break;case4:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=0;break;case5:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;break;case6:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;break;case7:P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;}delay(speedlevel);if(turn==0){step_index++;if(step_index7)step_index=0;}else{step_index--;if(step_index0)step_index=7;}}改进的代码能实现速度和方向的控制，而且，通过step_index静态全局变量能“记住”步进电机的步进位置，下次调用gorun（）函数时则可直接从上次步进位置继续转动，从而实现精确步进；另外，由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进角度减小了一半，只为9度，低速运转也相对稳定一些了。但是，在代码二中，步进电机的运转控制是在主函数中，如果程序还需执行其它任务，则有可能使步进电机的运转收到影响，另外还有其它方面的不便，总之不是很完美的控制。所以我又将代码再次改进：代码三#includeAT89X51.hstaticunsignedintcount;//计数staticintstep_index;//步进索引数，值为0－7staticbitturn;//步进电机转动方向staticbitstop_flag;//步进电机停止标志staticintspeedlevel;//步进电机转速参数，数值越大速度越慢，最小值为1，速度最快staticintspcount;//步进电机转速参数计数voiddelay(unsignedintendcount);//延时函数，延时为endcount*0.5毫秒voidgorun();//步进电机控制步进函数voidmain(void){count=0;step_index=0;spcount=0;stop_flag=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允许CPU中断TMOD=0x11;//设定时器0和1为16位模式1ET0=1;//定时器0中断允许TH0=0xFE;TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次TR0=1;//开始计数turn=0;speedlevel=2;delay(10000);speedlevel=1;do{speedlevel=2;delay(10000);speedlevel=1;delay(10000);stop_flag=1;delay(10000);stop_flag=0;}while(1);}//定时器0中断处理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFE;TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次count++;spcount--;if(spcount=0){spcount=speedlevel;gorun();}}voiddelay(unsignedintendcount){count=0;do{}while(countendcount);}voidgorun(){if(stop_flag==1){P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;return;}switch(step_index){case0://0P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;break;case1://0、1P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case2://1P1_0=0;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case3://1、2P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;break;case4://2P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=0;break;case5://2、3P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;break;case6://3P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;break;case7://3、0P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;}if(turn==0){step_index++;if(step_index7)step_index=0;}else{step_index--;if(step_index0)step_index=7;}}在代码三中，我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中，这样主函数就能很方便的加入其它任务的执行，而对步进电机的运转不产生影响。在此代码中，不但实现了步进电机的转速和转向的控制，另外还加了一个停止的功能，呵呵，这肯定是需要的。步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程，否则电机很容易被“卡住”，代码一、二实现加速不是很方便，而在代码三中，加速则很容易了。在此代码中，当转速参数speedlevel为2时，可以算出，此时步进电机的转速为1500RPM，而当转速参数speedlevel1时，转速为3000RPM。当步进电机停止，如果直接将speedlevel设为1，此时步进电机将被“卡住”，而如果先把speedlevel设为2，让电机以1500RPM的转速转起来，几秒种后，再把speedlevel设为1，此时电机就能以3000RPM的转速高速转动，这就是“加速”的效果。在此电路中，考虑到电流的缘故，我用的NPN三极管是S8050，它的电流最大可达1500mA，而在实际运转中，我用万用表测了一下，当转速为1500RPM时，步进电机的电流只有90mA左右，电机发热量较小，当转速为60RPM时，步进电机的电流为200mA左右，电机发热量较大，所以NPN三极管也可以选用9013，对于电机发热量大的问题，可加一个10欧到20欧的限流电阻，不过这样步进电机的功率将会变小