基于单片机的步进电机升降速及精度控制研究黄法恒，等

基于单片机的步进电机升降速及精度控制研究

黄法恒。刘利

（上海交通大学。上海２００２４０）

摘要：介绍了单片机控制步进电机的一般硬件结构，在此基础上提出了三种步进电机升速的实现方

法，最后分析了单片机定时误差对步迸控制的影响，并得出了解决办法。

关键词：单片机；步进电机；升速曲线；定时误差

中图分类号：ＴＭ３８３．６

文献标志码：Ａ

文章编号：１００１．６８４８（２０１０）０３．００９５．０３

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ｅｌＴｏｒ

１控制系统硬件

步进电机驱动器的输人信号共有三路，分别

是：步进脉冲输入信号ＣＰ，电机运转方向控制输

入信号ＣＷ，急停复位输入信号ＲＥＳＴ。它们通过

单片机的Ｉ／Ｏ输入。当输入信号对应的单片机引脚

输出高电平时，对应的三极管工作于饱和状态。

管压降极小，输入信号可以通过光耦使驱动器工

作；而当对应引脚为低电平时，三极管工作于截

止区，无信号输出，驱动器对应项关闭。在本设

计中，在外部控制信号和中断的控制下，步进脉

冲由Ｐ２．０按照一定的频率发出；Ｐ２．１高电平时步

进电机顺时针转动，低电平时逆时针转动；而

Ｐ２．２高电平时步进电机锁紧，低电平时电机可以

自由转动¨…。

２升降频方法及其实现

当步进电机带负载时的运行频率低于起动频

率时，步进电机能以运行频率直接起动，并以该

频率连续运行。需要停止的时候，可以从运行频

率直接降到零速。而当步进电机的运行频率＾＞正

纸为负载启动频率）或负载过大时，易出现丢步或

收稿日期：２００８－０９・０２

堵转的现象；停止时频率过高，易出现过冲的现象，

造成位置精度降低。因此，需要对步进电机采用升

降频控制，以使电机从启动频率以或者低于启动频

率的某个合适的值（此值与负载和步进驱动有关）开

始，逐渐加速升到运行频率兀，然后进入匀速运行。

最后的降频可以看作是升频的逆过程。

脉冲通过单片机定时中断产生，每中断一次，

Ｐ２．０引脚电平取反，中断两次产生一个周期的脉

冲。调节每次定时器的重装值，就可以得到相应

频率的步进脉冲，直至不同的升降频曲线【４刮。

采用５ｌ系列单片机进行升降频控制时，设单

片机的晶振频率为几；经过Ｋ次升频达到目标频

率，在第ｎ升频时的频率为ｊｒ（ｎ）。升速时各频率

等间距分布，并且定时器工作在方式ｌ，则此时定

时器的装载常数为：

，

口＝６５５３６一瓦Ｊ万ｏｅ。万

（１）

设步进电机在Ｆ（ｎ）频率下运行时间为岔（出

与系统要求有关），则在此频率下运行的步数为：

Ｚ（ｎ）＝Ｆ（ｎ）Ａｔ

（２）

为了达到精确定位的目的，编程时，将频率，

（ｎ）的保持时间换算为步数，并对步数ｚ（ｎ）进行

计数。每次计满时，定时器重装下一频率的初值。

升降频曲线的规划以不失步为原则。步进电

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万方数据