基于proteus的步进电机控制

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

一、步进电机常识

常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

二、永磁式步进电机的控制

电子爱好者业余制作中常用的是永磁式步进电机。

图1　35BY48S03型步进电机的接线图

图1是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、/AC、BC、/BC，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、/A、B、/B轮流接地。

下表列出了该电机的一些典型参数：

表1　35BY48S03型步机电机参数

型号	步距角	相数	电压	电流	电阻	最大静转距	定位转距	转动惯量
35BY48S03	7.5	4	12	0.26	47	180	65	2.5

有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为12V，最大电流为0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动，通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断，电路如图所示。

图2　单片机控制35BY48S03型步进电机的电路原理图

开机时，P1.4~P1.7均为高电平，依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。

三、步进电机的驱动实例

要求：控制电路如图2所示，开机后，电机不转，按下启动键，电机旋转，速度为25转/分，按下加1键，速度增加，按下减1键，速度降低，最高速度为100转/分，最低转带为25转/分，按下停止键，电机停转。速度值要求在数码管上显示出来。

1、要求分析

按上面的分析，改变转速，只要改变P1.0~P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求，这个时间不应采用延时来实现，因为会影响到其他功能的实现。这里以定时的方式来实现。下面首先计算一下定时时间。

按要求，最低转速为25转/分，而上述步进电机的步距角为7.5，即每48个脉冲为1周，即在最低转速时，要求为1200脉冲/分，相当于50ms/脉冲。而在最高转速时，要求为100转/分，即48000脉冲/分，相当于12.5ms/脉冲。可以列出下表：

表2　步进电机转速与定时器定时常数关系

速度	单步时间(us)	TH1	TL1	实际定时（us）
25	50000	76	0	49996.8
26	48077	82	236	48074.18
27	46296	89	86	46292.61
28	44643	95	73	44640.155
…	…	…	…	…
100	12500	211	0	12499.2

表中不仅计算出了TH1和TL1，而且还计算出了在这个定时常数下，真实的定时时间，可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。

表中TH1和TL1是根据定时时间算出来的定时初值，这里用到的晶振是11.0592M。有了上述表格，程序就不难实现了，使用定时/计数器T1为定时器，定时时间到后切换输出脚即可。

2、程序实现

定义DSB－1A实验板的S1为启动键，S2为停止键，S3为加1键，S4为减1键，程序如下：

StartEndbit01H;起动及停止标志

MinSpdEQU25;起始转动速度

MaxSpdEQU100;最高转动速度

SpeedDATA23H;流动速度计数

DjCountDATA24H;控制电机输出的一个值，初始为11110 111

HiddenEQU10H;消隐码

CounterDATA57H;显示计数器

DISPBUFDATA58H;显示缓冲区

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG 000BH

JMP DISP

ORG 001BH

JMP DJZD

ORG30H

MAIN:

MOVSP,#5FH

MOVP1,#0FFH

MOV A,#Hidden

MOV DispBuf,A

MOV DispBuf+1,A

MOV DispBuf+2,A

MOV DjCount,#11110111B

MOVSPEED,#MinSpd;起始转动速度送入计数器

CLRStartEnd;停转状态

MOV TMOD,#00010001B ;

MOV TH0,#HIGH(65536-3000)

MOV TL0,#LOW(65536-3000)

MOV TH1,#0FFH;

MOV TL1,#0FFH

SETB TR0

SETB EA

SETB ET0

SETB ET1

LOOP: ACALLKEY;键盘程序

JNBF0,m_NEXT1 ;无键继续

ACALLKEYPROC ;否则调用键盘处理程序

m_NEXT1:

MOV A,Speed

MOV B,#10

div AB

M