PIC单片机之步进电机的工作原理及使用方法

步进电机是一种将脉冲电流转换为角速度的执行器。当步进驱动器接受到一个差分信号，它就驱动器步进电机就按设置的方位旋转一个固定不动的视角(横距角)。根据控制单脉冲数量来控制角速度量，能够 做到精确精准定位;另外能够 根据控制单脉冲頻率来控制电机旋转的速率和瞬时速度，做到变速的目地;能够 根据更改各相的接电源次序，控制步进电动机的旋转方位。
　　步进电机的特性
　　1、步进电动机的角速度与脉冲信号严苛正相关，因而，它沒有总计偏差，具备优良的追随性。
　　2、步进电动机的动态性回应快，便于起停、正反转及调速。
　　3、速率可在非常宽的范畴内光滑调整，低速档下仍能确保得到很大转距，因而，一般能够 无需降速设备而立即驱动器负荷。
　　4、步进电动机只有根据脉冲电源供电系统才可以运作，它不可以立即应用交流电和直流开关电源。
　　那大家该怎样来控制步进电机旋转呢?直流电机大家要是在电机两方面再加上工作电压，电机立刻旋转，但步进电机并不是那样，它是数据控制方式，它将脉冲电流数据信号转化成角速度，即给一个差分信号，步进电动机就旋转一个视角，因而特别适合单片机设计的控制。
　　一般一个详细的步进电机控制系统软件包含控制器、驱动器、电机三一部分。框架图如图所示1 所显示：
　　

　　图1 步进电机控制系统软件
　　如今，大家以反应方程步进电机为例子，详细介绍其基本概念与运用方式。反应方程步进电机可完成大转距輸出，步进角一般为 度。反应方程步进电机的电机转子等效电路由铁磁性材料做成，电机定子上面有多组分励磁绕阻，运用地磁极的转变造成转距。常见中小型步进电机的商品如图2 所显示，该步进电机能够 立即与大家的加强型PIC 试验板相接，进行步进电机控制试验。
　　

　　图2 步进电机实体图
　　步进电机的励磁方式。
　　步进电机的励磁方式一般分成1 相励磁、2 相励磁、1-2 相励磁。
　　1 相励磁时，步进电动机按
方式循环系统接电源，每一次只对一互通电，电磁场转动一周必须换相4 次，电机转子旋转一个齿距角。其接电源方式更为简易，转距最少。励磁方式见表1。
　　表1 1相励磁方式
　　

　　2 相励磁时，每一次对两同样时接电源，电磁场转动一周必须换相4 次，电机转子旋转一个齿距角。在双三拍工作中方式中，步进电动机点动的接电源次序为：
;翻转的接电源次序为：
　　
。双三拍工作中方式的优势是：
　　可造成很大的转距，不容易造成失步。励磁方式见表2。
　　表2 2相励磁方式
　　

　　1-2 相励磁是1 相励磁和2 相励磁更替应用的方式。电磁场转动一周必须换相8 次，电机转子才掉转一个横距角，归属于越雷池的方式，换句话说1-2 相励磁时的横距角比前二种方式的横距角小一半，因此步进精密度提升了一倍。1-2 相励磁方式见表3。
　　表3 1-2相励磁方式
　　

　　步进电机运用光耦电路
　　步进电机的光耦电路有人下单旋光性直流驱动器和H 桥驱动器二种，本例的中小型步进电机，选用非常简单的单旋光性直流光耦电路，目地取决于认证步进电机的应用，在宣布工业生产控制一般相较繁杂。简易光耦电路如图所示3所显示。
　　

　　图3 步进电机的单旋光性直流光耦电路
　　在具体运用中一般驱动器套路不仅一路，用图3的分立电路容积大，各界主要参数一致性无法确保。最好用现有的集成电路芯片做为多通道驱动器。常见的中小型步进电机光耦电路可以用ULN2003 或ULN2803。大家的试验板上放的是ULN2003。ULN2003 是髙压大电流量达林顿晶体三极管列阵产品系列，具备电流量增益值高、工作标准电压高、温度范围宽、带负荷工作能力强等特性，融入于各种规定髙速功率大的驱动器的系统软件。
　　ULN2002A 由7 组达林顿晶体三极管列阵和相对的电阻器互联网及其钳位二极管互联网组成本例具体仅用在其中4组。ULN2003 内部构造如图16 所显示，达林顿晶体三极管等效电路图如图所示5 所显示。
　　

　　图16 ULN2003內部框架图
　　

　　图5 达林顿晶体三极管等效电路图
　　ULN2002A 型髙压大电流量达林顿晶体三极管列阵电源电路的典型性运用电源电路框架图如图所示6 所显示。钳位二极管用以维护电磁线圈导通时的自感电动势穿透集成电路芯片，能够 看得出，运用ULN2003 后电源电路比分立元件简约得多。
　　

　　根据上文的基本原理详细介绍，大家早已对步进电机的特点及其原理拥有大概地掌握，但在我们取得一个步进电机时要恰当地运用它還是一时不知道怎样着手，例如大家如今要控制电机正转、翻转、高速运行、低速档运行时，必须怎么办呢?要控制步进电机开展正反转，已并不是像直流电机那么简易，在电机两边再加上正反面相开关电源就可以了，只是根据輸出不一样规律性的正反转时钟频率单脉冲来完成控制。如今，大家来一起看一下怎样开展步进电机正反转及其旋转速率的控制，根据一个案例，坚信会给大伙儿产生一个理性的了解。
　　最先，大家看来一下加强型PIC 试验板上的步进电机控制电源电路，由于大家必须将手机软件和硬件配置紧密结合开展考虑到怎样来程序编写。步进电机控制一部分的电路设计图如图所示7 所显示。PIC 单片机汕尾步进电机驱动器设计的RD0~RD3 为电机单脉冲輸出脚位，根据ULN2003 集成化集成ic来驱动器中小型步进电机，大家要是将步进电机的电源插头，立即插在木板J3 电源插座处就可以。漏线J4 为大家为试验板设计方案的步进电机智能化供电系统漏线，那样试验板能够 适用不一样工作标准电压的步进电机，当漏线跳至VCC 这端，则给步进电机出示VCC 9V 的开关电源，大家如今做测验应用的步进电机工作标准电压是9V 的，因此大家漏线设定到VCC 这一端就可以，假如客户应用自身的步进电机工作电压并不是9V 的，那能够 将漏线跳到VIN 这一端，即客户外界连接开关电源出示给步进电机工作标准电压。
　　

　　针对单片机软件的程序编写，大家应用MPLab IDE手机软件来开展C 编程语言，它是大家的程序编写自然环境，另外我们可以根据应用ICD2 模拟仿真烧写器和加强型PIC试验板联接开展程序流程的模拟仿真调节和烧录流程，实际的操作流程，大家早已在前几集干了详尽的表明和详细介绍，在这里就已不反复表明，阅读者盆友能够 参考之前的文章内容或立即登录大家的网址查询材料。如今我们可以键入编程代码开展调节了，我们在MPLabIDE 手机软件中在建工程项目，添加源代码编码，另外开展主控芯片的挑选和配备位的设定，大家试验常用的主控芯片为PIC16F877A。撰写的编程代码以下：
　　/* 步进电机演试程序流程 */
　　#include
　　#define key RB0
　　void delay(void)
　　{
　　int k;
　　for(k=0;k