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