51单片机控制四相步进电机

　　接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下图所示：

拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)＝18度。地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。

如果用单片机来控制此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。所以，设计了如下电路图：

C51程序代码为：

代码一

#include

static unsigned intcount;
static unsigned intendcount;

voiddelay();

voidmain(void)
{
count = 0;
P1_0 = 0;
P1_1 = 0;
P1_2 = 0;
P1_3 = 0;

EA = 1;//允许CPU中断
TMOD = 0x11;//设定时器0和1为16位模式1
ET0 = 1;//定时器0中断允许

TH0 = 0xFC;
TL0 = 0x18;//设定时每隔1ms中断一次
TR0 = 1; //开始计数

startrun:

P1_3 = 0;
P1_0 = 1;
delay();
P1_0 = 0;
P1_1 = 1;
delay();
P1_1 = 0;
P1_2 = 1;
delay();
P1_2 = 0;
P1_3 = 1;
delay();
gotostartrun;
}

//定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFC;
TL0=0x18;//设定时每隔1ms中断一次
count++;
}

voiddelay()
{
endcount=2;
count=0;
do{}while(count}

将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！

不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为18度。所以，我将程序代码改进了一下，如下：

代码二

#include

static unsigned intcount;
static intstep_index;

voiddelay(unsigned intendcount);
voidgorun(bitturn,unsigned intspeedlevel);

voidmain(void)
{
count = 0;
step_index = 0;
P1_0 = 0;
P1_1 = 0;
P1_2 = 0;
P1_3 = 0;

EA = 1;//允许CPU中断
TMOD = 0x11;//设定时器0和1为16位模式1
ET0 = 1;//定时器0中断允许

TH0 = 0xFE;
TL0 = 0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次
TR0 = 1;//开始计数

do{
gorun(1,60);
}while(1);

}

//定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次
count++;
}

voiddelay(unsigned intendcount)
{
count=0;
do{}while(count}

voidgorun(bitturn,unsigned intspeedlevel)
{
switch(step_index)
{
case0:
P1_0 = 1;
P1_1 = 0;
P1_2 = 0;
P1_3 = 0;
break;
case1:
P1_0 = 1;
P1_1 = 1;
P1_2 = 0;
P1_3 = 0;
break;
case2:
P1_0 = 0;
P1_1 = 1;
P1_2 = 0;
P1_3 = 0;
break;
case3:
P1_0 = 0;
P1_1 = 1;
P1_2 = 1;
P1_3 = 0;
break;
case4:
P1_0 = 0;
P1_1 = 0;
P1_2 = 1;
P1_3 = 0;
break;
case5:
P1_0 = 0;
P1_1 = 0;
P1_2 = 1;
P1_3 = 1;
break;
case6:
P1_0 = 0;
P1_1 = 0;
P1_2 = 0;
P1_3 = 1;
break;
case7:
P1_0 = 1;
P1_1 = 0;
P1_2 = 0;
P1_3 = 1;
}

delay(speedlevel);

if(turn==0)
{
step_index++;
if(step_index>7)
step_index=0;
}
else
{
step_index--;
if(step_index<0)
step_index=7;
}

}

改进的代码能实现速度和方向的控制，而且，通过step_index静态全局变量能“记住”步进电机的步进位置，下次调用 gorun（）函数时则可直接从上次步进位置继续转动，从而实现精确步进；另外，由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进角度减小了一半，只为9度，低速运转也相对稳定一些了。

但是，在代码二中，步进电机的运转控制是在主函数中，如果程序还需执行其它任务，则有可能使步进电机的运转收到影响，另外还有其它方面的不便，总之不是很完美的控制。所以我又将代码再次改进：

代码三

#include

static unsigned intcount;//计数
static intstep_index;//步进索引数，值为0－7

static bitturn;//步进电机转动方向
static bitstop_flag;//步进电机停止标志
static intspeedlevel;//步进电机转速参数，数值越大速度越慢，最小值为1，速度最快
static intspcount;//步进电机转速参数计数
voiddelay(unsigned intendcount);//延时函数，延时为endcount*0.5毫秒
voidgorun();//