基于单片机的步进电机控制应用

Ｓｔｅｐ－ｂｙ－ｓｔｅｐｓ ｔｈｅ ｅＩｅｃｔｒ．ｃａＩ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｃＯｎｔｒＯｌ ａｐｐ¨ｃａｔｉＯｎ ｂａＳｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ ｍｏｎＯｌＩｔｈｉｃ ｉｎｔｅｇ陷ｔｅｄ

ｃｉ佗ｕｌｔ

袁忠

ＹＵＡＮ ＺｈＯｎａ

（成都航空职业技术学院成都６１００２１）

摘要：本文总结提出了基于单片机实现的步进电机的脉冲分配和速度调节方法。脉冲分配有两种方

法：软件法和硬件法，脉冲频率的调节采用软件延时或硬件定时，给出了脉冲分配的软、硬件

解决方案以及脉冲频率调节的方法和实用程序。同Ｂ寸还提出了步进电机加减速控制的几种方

法，通过对步进电机矩频特性曲线的分析，得出了步进电机的升频表格，并提供了一个完整的

软件升降频流程图。

关键词：单片机；步进电机；脉冲分配；脉冲频率；速度调节；加减速控制

中图分类号：ＴＰ２７３

文献标识码：Ａ

文章编号：１

００９一０１

３４（２００９）０３—０１

１ ２一０４

０引言

步进电机是开环伺服系统的执行元件，它将脉冲

信号转换成直线或角位移，具有较好的控制性能，其

启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在

少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因此在

经济型数控机床及自动化设备中得到了广泛的应用。

目前，步进电机的控制方法是多种多样的，有传统方

式的，也有采用ＰＬＣ控制的，而单片机是介于工控计

算机和可编程控制器之间的一种新型控制器，它控制

功能强，灵活性和适应性好，成本低廉，正逐渐成为

步进电机的主要控制装置，使电机的控制方式由模拟

控制逐渐让位于以单片机为核心的数字控制。

本文具体讨论了由单片机实现的步进电机的速

度调节问题，并结合实例给出实现的方法。

１脉冲分配控制

图１用软件实现脉冲分配的接口示意图

利用单片

机控制实现脉

冲分配的方法

有两种：软件

法和硬件法。

软件法完

全利用软件方

式，按照给定

的通电换相顺

序，通过单片机的Ｉ／ｏ口向驱动电路发出控制脉冲。

如图１是用这种方法控制四相步进电机的硬件接口

例子。利用８０５ｌ系列单片机的Ｐ１．０一Ｐ１．３这４条

Ｉ，ｏ线，向四相步进电机传送控制信号。

设四相八拍工作方式通电换相的相序为Ａ—

ＡＢ－Ｂ—ＢＣ－Ｃ－ＣＤ－Ｄ—ＤＡ，共８个状态。如果Ｐ１

口输出的控制信号中，用“０”和“ｌ”分另Ⅱ代表

绕组通电和断电，则可用８个控制字来对应这８

个状态。在程序中，只要依次将这８个控制字送

到Ｐｌ口，每送一个控制字，就完成一拍，步进

电机转过一个步距角。程序就可根据这个原理来

设计。

软件法在控制电机运行过程中，要占用大量的

ＣＰＵ时间，可能使单片机无法同时进行其他工作，

所以我们更愿意采用硬件法。

硬件法实际是采用脉冲分配器芯片来进行通电

换相控制。这里采用８７１３芯片来实现对步进电机的

控制。８７１３芯片属单极性控制，可实现三相步进电

机的单三拍、双三拍、六拍控制ｌ四相步进电机的

单四拍、双四拍、八拍控制；还可以选择单、双时

钟输入；具有正反转控制、初始化复位、工作方式

和输入脉冲状态监视等功能ｌ采用４一１８Ｖ直流工作

电源，输出电流为２０ＩＩＡ．

８７１３芯片有１６个引脚，各引脚的功能如下表所

列：

收稿日囊：２００９．Ｏｌ—１６

作者简介：袁忠（１９６９一），男，四川省成都人，本科，讲师，研究方向为工业自动化。

【１１２】

第３１卷第３期２００９—０３

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