基于PIC16F873单片机的步进电机控制系统

引 言
单片机控制步进电机具有功能灵活多样，脉冲输出准确，实时性强等特点，通过软件设计可以实现各种复杂的控制，其系统成本较低，近些年来已被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。
在实际应用中，若步进电机在升降速时，脉冲频率的变化不合理，就会使电机失步或者过冲，使系统无法做到精确定位；同时，由于系统快速性的要求，电机需要很快地完成加减速过程。
这里设计了基于PIC单片机的步进电机控制系统，分析快速性最好的指数型加减速曲线在实际系统中的应用规律，提出了一种升降速曲线的优化方法，采用了硬件、软件抗干扰技术措施。可以通过键盘输入数据与指令，并能通过旋钮方便地实现电机的连续调速，实时设置与显示步进电机的工作方式。

1 控制系统总体方案设计
系统功能原理示意图如图1所示。

在该系统中由单片机直接输出电机的各相控制脉冲序列，光耦进行必要的光电隔离，采用分立元件构成功率MOSFET管驱动电路，带动电机转动。键盘接口与 LED显示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289实现。既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速，也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调节，还能通过上位微机实现对电机工作方式的调整与控制。

2 硬件电路设计
2．1 控制电路设计
控制芯片采用PIC16F873，该单片机具有抗干扰能力强，超低功耗。芯片自带硬件看门狗，具有高速SPI通信端口，6通道10位A／D转换，2路PWM输出，8 KB容量的FLASH存储器，368 B容量的SRAM，3个定时器，1个SPI串行通信口。由于单片机内部的资源丰富，性价比高。能够满足该设计的要求，而且减少硬件电路的设计，提高工作效率。单片机的外部引脚定义以及在该设计的资源分布如图2所示。