步进电机控制电路设计.doc
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1、步进电机控制电路设计1、 系统基本方案根据设计要求,步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、电源模块、键盘模块、电机驱动模块、步进电机部分。步进电机控制电路基本模块方框图如图1.1所示。控制模块显示模块键盘模块电机驱动模块步进电机电源模块图1.1 步进电机控制电路基本模块方框图2、 系统硬件设计与实现21、步进电机介绍随着工业技术的不断进步,在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要求高精度定位等高新技术领域,步进电机的得到了广泛的应用。步进电机是一种将脉冲信号转化为角位移的执行机构。若在其输入端加入有规律的脉冲信号,就能驱动步进电机按设定的方向移动一定的距离或转动一个角度(称为“步
2、距角”)。从结构上步进电机分为单相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。本次设计使用步进电机分为A、B、C、D四相绕组,每相通电一次称为一拍。四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种工作模式:、 四相单四拍:A-B-C-D;、 四相双四拍:AB-BC-CD-DA;、 四相单八拍:A-AB-B-BC-C-CD-D-DA;、 四相双八拍:AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB。步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关,可以改变相序来改变电机的正反转。步进电机每步所旋转角度的大小,称为步距角(B)。它是由电机本身转子的齿数(ZR)。一个通电循环内通电节拍数(MQ)决定的。即B=360
3、/ ZR MQ。电机出厂的步距角是固定的。四相步进电机的步距角为0.90/1.80(表示半步工作时为0.90,整步工作时为1.80)。步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。改变控制脉冲频率,可改变电机转速。22、步进电机驱动模块步进电机的驱动电路采用常用的电动机驱动芯片L298,它能够接受标准的TTL电平控制信号,驱动电机。L298操作时能提供的电压能达到46V,直流电流4A,具有过热保护功能,逻辑“0”的输入电压达到1.5V。L298在控制器的控制下驱动一个步进电动机,控制器产生L298年需的控制信号,以控制步进电机的运动状态。为了防止定子绕组的电感作用,使得电流切换时产生过电压,步进电机每
4、相绕组两端都须并联一个用天在换相时起续流作用的肖基特二极管。步进电机驱动电路原理图如图2.2.1所示。图2.2.1 步进电机驱动电路原理图23、控制子程序231、四相单四拍正转子程序四相单四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度顺时针旋转。控制器从端口依次向步进电机的每相输出脉冲信号。每输出一个脉冲信号步进电机转动一定的角度。其工作模式为:A-B-C-D。;*单四拍正转* MOV P1,#01H ACALL DELAY2 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#04H ACALL DELAY2 MOV P1,#08H ACALL DELAY2 232、
5、四相单四拍反转子程序四相单四拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度逆时针旋转。其工作模式为:D-C-B-A。;*四拍反转* MOV P1,#08H ACALL DELAY2 MOV P1,#04H ACALL DELAY2 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#01H ACALL DELAY2 233、四相双四拍正转子程序四相双四拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度顺时针旋转。其工作模式为:AB-BC-CD-DA。MOV P1,#0CH ACALL DELAY2 MOV P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#03
6、H ACALL DELAY2 MOV P1,#09H ACALL DELAY2234、四相双四拍反转子程序四相双四拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为1.80角度逆时针旋转。其工作模式为:DA-CD-BC-AB。MOV P1,#09H ACALL DELAY2 MOV P1,#03H ACALL DELAY2 MOV P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#0CH ACALL DELAY2235、四相单八拍正转子程序四相单八拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度顺时针旋转。其工作模式为:A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。MOV P1,#08H AC
7、ALL DELAY2 MOV P1,#0CH ACALL DELAY2 MOV P1,#04H ACALL DELAY2 MOV P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#03H ACALL DELAY2 MOV P1,#01H ACALL DELAY2 MOV P1,#09H ACALL DELAY2236、四相单八拍反转子程序四相单八拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度逆时针旋转。其工作模式为:DA-D-CD-C-BC-B-AB-A。MOV P1,#09H ACALL DELAY2 MOV P1,#01H
8、ACALL DELAY2 MOV P1,#03H ACALL DELAY2 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#04H ACALL DELAY2 MOV P1,#0CH ACALL DELAY2 MOV P1,#08H ACALL DELAY2237、四相双八拍正转子程序四相双八拍正转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度顺时针旋转。其工作模式为:AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DABMOV P1,#0CH ACALL DELAY2 MOV P1,#0EH ACALL DELAY2 MOV
9、 P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#07H ACALL DELAY2 MOV P1,#03H ACALL DELAY2 MOV P1,#0BH ACALL DELAY2 MOV P1,#09H ACALL DELAY2 MOV P1,#0DH ACALL DELAY2238、四相双八拍反转子程序四相双八拍反转子程序主要用于控制步进电机以步距角为0.90角度逆时针旋转。其工作模式为:DAB-DA-CDA-CD-BCD-BC-ABC-AB。MOV P1,#0DH ACALL DELAY2 MOV P1,#09H ACALL DELAY2 MOV P1,#0BH ACALL
10、DELAY2 MOV P1,#03H ACALL DELAY2 MOV P1,#07H ACALL DELAY2 MOV P1,#06H ACALL DELAY2 MOV P1,#0CH ACALL DELAY2 MOV P1,#0EH ACALL DELAY224、显示模块步进电机控制电路的显示模块采用液晶显示,因为液晶显示器与数码管相比,占用空间小、低功耗、无闪烁、降低视觉疲劳等优点。故选用液晶显示器TG12864A。241、液晶显示器工作原理液晶是一种呈液体状的化学物质,当受到外界电场影响时,其分子会产生精确有序的排列。如果对分子的排列加以适当的控制,液晶分子将会允许光线穿越。液晶显示器
11、的显示原理是在两片玻璃基板上装配向膜,液晶会沿着沟槽配向,具有偶极矩的液晶棒状分了在外加电场的作用下,其排列状态发生变化,使得通过液晶显示器件的光被调制,从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。在控制信号的控制下可以在显示屏上显示不同的字符、数字及图形。液晶显示器由三部分构成:点阵式液晶板、液晶驱动电路和液晶控制电路。242、液晶管脚定义TG12864A液晶显示器有8条数据线,6条控制线。当与控制器相连接时,通过送入数据和指令,就能使模块正常工作。管脚排列如表所示。接口说明a. 12864-1,12864-2接口说明表管脚号管脚电平说明1VSS0V逻辑电源地。2VDD5.0V逻辑电源正。3V0
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