基于单片机的步进电机开环控制系统

摘要: 通过ATMEL89C51单片机对步进电机进行控制,主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计,实现了步进电机的开环控制。在步进电机控制器的设计中,重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制。该系统具有成本低、控制方便的特点。

0　引言
步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。控制步进电机的输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的接通顺序,可以得到各种需要的运行特性。尤其与数字设备配套时,体现了更大的优越性,因此广泛应用于数字控制系统中。
本文介绍已实现的单片机对步进电机的数字控制系统。该控制系统中,控制器担负着产生脉冲以及发送、接收控制命令的任务。本文对控制器的设计,尤其是脉冲产生电路的设计作了详细的介绍。

1　系统设计
步进电机开环控制系统框图如图1所示。系统由步进电机控制器、步进电机驱动电源、步进电机和LED状态显示等4部分组成,本文着重介绍步进电机控制器、步进电机驱动电源、LED 显示状态3部分。

图1　步进电机开环控制系统框图
1. 1　步进电机控制器
步进电机控制器主要由单片机、晶振电路、8K RAM和光电隔离电路等组成(见图2) 。

图2　步进电机控制器组成

(1) 晶振电路
单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器,就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器,当外接晶振后,就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图3所示。本系统选C1和C2值为30 pF。

图3　内部振荡电路