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一４

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基于ＡＶＲ单片机的步进电机运动控制系统设计

陆广平，张美琪，沈加庆

（盐城工学院电气工程学院，盐城２２４０５１）

摘

要：采用ＡＶＲ单片机Ｍｅｇａ４８作为主控制心片，设计一种通用的三相步进电机运动控制系统。运

动控制模式的转动方向、转动速率和转矩数通过键盘输入；运用中断方式可实时改变步进电机的运动

控制模式。实践表明，该系统运行简单方便，可靠性高。

关键词：单片机；步进电机；运动控制；软件设计；硬件设计

中图分类号：ＴＭ３８３．６

文献标志码：Ａ

文章编号：１００１－６８４８（２０１０）０３－００９２－０３

Ｄｅｓｉｇｎ

ｏｎ

Ｍｏｖｅｍｅｎｔ

Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｓｙｓｔｅｍ

ｏｆＳｔｅｐ

Ｍｏｔｏｒ

Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＡＶＲ

ＭＣＵ

ＬＵＧｕａｎｇ—ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＭｅｉ—ｑｉ，ＳＨＥＮ

Ｊｉａ－ｑｉｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｃｈｅｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

Ｙａｎｃｈｅｎｇ２２４０５

１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｓｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐｉｓａｄｏｐｔｅｄ

ｏｎ

ＡＶＲＭＣＵｏｆＡＴＭＥＬＭｅｇａ４８，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔ

ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆ

ａ

ｃｏｍｍｏｎｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｓｔｅｐｍｏｔｏｒ．Ｒｕｎｎｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｒｏｔａｔｉｏｎ

ｒａｔｅ

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ｂｅ

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ａｔ

ａｎｙｔｉｍｅ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄ

ｃｏｎ—

ｖｅｎｉｅｎｔａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔ．

Ｋｅｙ

Ｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ；Ｓｔｅｐ

ｍｏｔｏｒ；Ｍｏｖｅｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ；Ｈａｒｄｗａｒｅ

ｄｅｓｉｇｎ

Ｏ

引

言

步进电机具有控制简便、定位准确等特点。

与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优

点是价格低廉。只要控制输入电脉冲的频率和时

间以及电机绕组通电相序即可获得所需的转速、

转角及转向。鉴于传统的脉冲系统移植性不好，

可由单片机控制代替脉冲发生器和脉冲分配器，

用软件的方法产生控制脉冲，通过软件编程可以

任意设定步进电机的转速和步数并控制电机的运

行状态。这样可以简化控制电路，降低生产成本，

提高系统的运行效率和灵活性。

１系统硬件设计

１．１

系统功能分析

基于Ｍｅｇａ４８单片机的三相步进电机运动控制

系统功能要求是：①起动／停止，加速／减速，正

转／反转；②通过键盘设置步进电机的运行步数和

收稿日期：２００９－０７－２７

修回日期：２００９．１０－２５

基金项目：江苏省自然科学基金项目（ＯＳＫＪＢ４７０００４）

・９２・

每运行一步的时间；③显示步进电机转向和转速。

因此，系统结构如图ｌ所示。

旧娶源睁

ＡＴＭＥＬ

剖燃

Ｉ模块Ｈ

ＡＶＲＭｅｇａ４８

４×４矩阵键Ｌ—八

单片机

刮主燃陬

Ｉ盘输入模块ｒ—∥

图１系统具体结构框图

１．２系统设计

１）单片机小系统设计

本设计选用ＡＶＲ单片机Ｍｅｇａ４８作为主控芯

片。它集成度高，内含８ＭＨｚ的ＲＣ振荡电路，上

电自动复位…。

主控模块只需为单片机的电源提供整流滤波，

和连接ＵＳＢＩＳＰ下载接口的连线及复位按键的连

接，具体连接图如图２所示。

主控模块说明：①图中Ｃ。为０．１斗Ｆ的瓷片电

容，起抑制高频噪声、防振、改善输出瞬态响应

的作用；Ｃ２为１０¨Ｆ／１６Ｖ的电解电容，起滤除纹

波保证直流输出的作用；②连续跳针Ｊｌ与单片机

Ｉ／０间直接相连，对单片机的正常工作无影响，下

万方数据