使用8051單片機(jī)原理的步進(jìn)電機(jī)控制

步進(jìn)電機(jī)是一種無(wú)刷同步電機(jī)，它將完整的旋轉(zhuǎn)分為若干步。每個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將具有一些固定的步進(jìn)角，并且電動(dòng)機(jī)以該角度旋轉(zhuǎn)。在本文中，我將向您展示如何使用兩個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)器（L293D和ULN 2003）將步進(jìn)電機(jī)與8051連接。此外，此處還將說(shuō)明使用8051單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制。

使用8051單片機(jī)原理的步進(jìn)電機(jī)控制

這些電路的主要原理是使步進(jìn)電機(jī)以特定的步進(jìn)角步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。由于控制器無(wú)法提供電動(dòng)機(jī)所需的電流，因此ULN2003 IC和L293D電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

電路1：使用8051單片機(jī)和L293D進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制

該項(xiàng)目中的第一個(gè)電路是使用L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC實(shí)現(xiàn)的。由于L293D電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有四個(gè)輸出引腳的選件，因此只能使用它驅(qū)動(dòng)雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

電路圖

下圖顯示了將雙極步進(jìn)電機(jī)與8051微控制器和L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口的電路圖。

所需組件

AT89C51（8051單片機(jī)）

L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

5V雙極步進(jìn)電機(jī)

16X2 LCD Diaplay

11.0592 MHz石英晶體

10KΩ電阻X 2

10KΩ電位器

8個(gè)1KΩ電阻包

33pF陶瓷電容器X 2

10μF/ 16V電容器

按鈕X 4

330Ω電阻

5V電源

電路設(shè)計(jì)

首先，LCD的數(shù)據(jù)引腳連接到8051的PORT0引腳。由于PORT0沒有任何內(nèi)部上拉，因此使用電阻器將PORT0上拉。LCD的RS和E引腳連接到8051的P2.0和P2.1。

RST引腳使用10KΩ電阻下拉。按鈕和10μF電容器的組合將用于復(fù)位微控制器。同樣，使用10KΩ電阻上拉EA引腳。

接下來(lái)，振蕩器。它由兩個(gè)80pF電容器和一個(gè)11.0592 MHz晶體組成，連接在8051的XTAL1和XTAL2引腳之間。

進(jìn)入電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，兩個(gè)使能引腳和兩個(gè)電源引腳連接到+ 5V電源。四個(gè)輸入連接到8051的PORT1引腳，即P1.0，P1.1，P1.2和P1.3。雙極步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)引腳連接到L293D的四個(gè)輸出引腳。

為了控制步進(jìn)電機(jī)的方向，三個(gè)按鈕連接到PORT3引腳，即P3.0，P3.1和P3.2。

代碼

工作中

該電路的工作非常簡(jiǎn)單。在程序中實(shí)現(xiàn)了一種稱為“半步進(jìn)”的方法來(lái)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。按下前進(jìn)按鈕時(shí)，步進(jìn)電機(jī)將沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

同樣，當(dāng)按下后退按鈕時(shí)，它開始沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。要完全停止旋轉(zhuǎn)，可以按停止按鈕。

電路2：使用8051單片機(jī)和ULN2003進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制

該項(xiàng)目的第二個(gè)電路是使用8051微控制器和ULN2003實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制。由于ULN2003晶體管陣列由7個(gè)輸出組成，因此您可以控制單極和雙極步進(jìn)電機(jī)。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我將向您展示如何使用8051微控制器和ULN2003晶體管陣列控制5線單極步進(jìn)電機(jī)。

電路圖

下圖顯示了將步進(jìn)電機(jī)與8051微控制器和ULN2003接口的電路圖。

使用AT89C51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的電路圖

電路元件

AT89C51單片機(jī)

ULN2003A

步進(jìn)電機(jī)

水晶

電阻器

電容器類

電路設(shè)計(jì)

該電路由AT89C51微控制器，ULN2003A，電機(jī)組成。AT89c51是低功耗，高性能，CMOS 8位8051系列微控制器。它具有32條可編程I / O線。它具有4K字節(jié)的Flash可編程和可擦除存儲(chǔ)器。外部晶體振蕩器連接在微控制器的18和19引腳上。電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)器IC連接到微控制器的端口2。

ULN2003A是電流驅(qū)動(dòng)器IC。它用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的電流，因?yàn)樗枰^60mA的電流。它是達(dá)林頓對(duì)的數(shù)組。它由具有公共發(fā)射器的七對(duì)達(dá)林頓陣列組成。該集成電路由16個(gè)引腳組成，其中7個(gè)為輸入引腳，7個(gè)為輸出引腳，其余為VCC和地。前四個(gè)輸入引腳連接到微控制器。同樣，四個(gè)輸出引腳連接到步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)有6個(gè)引腳。在這六個(gè)引腳中，有2個(gè)引腳連接到12V電源，其余的連接到步進(jìn)電機(jī)的輸出。步進(jìn)器以給定的步進(jìn)角旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的每個(gè)步驟都是整個(gè)循環(huán)的一小部分。這取決于機(jī)械零件和驅(qū)動(dòng)方法。

與所有電動(dòng)機(jī)相似，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將具有定子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子具有永磁體，定子具有線圈。基本的步進(jìn)電機(jī)有4個(gè)線圈，每個(gè)線圈具有90度的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)。這四個(gè)線圈以循環(huán)順序激活。下圖顯示了軸的旋轉(zhuǎn)方向。有多種驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的方法。其中一些解釋如下。

全步驅(qū)動(dòng)：在這種方法中，兩個(gè)線圈同時(shí)通電。因此，這里兩個(gè)相對(duì)的線圈一次被激勵(lì)。

半步驅(qū)動(dòng)：在這種方法中，線圈交替通電。因此，它以半步角旋轉(zhuǎn)。用這種方法，可以一次給兩個(gè)線圈通電，也可以給單個(gè)線圈通電。因此，它增加了每個(gè)周期的轉(zhuǎn)數(shù)。如下圖所示。

如何操作此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路？

首先，接通電路。

單片機(jī)開始驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

可以觀察到步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)

步進(jìn)電機(jī)有四根線。它們是黃色，藍(lán)色，紅色和白色。如下所述，這些都可以通電。

在全步駕駛中，請(qǐng)按以下順序進(jìn)行

要以半步角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，請(qǐng)按以下順序進(jìn)行

步進(jìn)電機(jī)控制器電路的優(yōu)點(diǎn)

它消耗更少的功率。

需要低工作電壓

步進(jìn)電機(jī)控制應(yīng)用

該電路可用于機(jī)器人應(yīng)用。

這也可以用于機(jī)電應(yīng)用中。

步進(jìn)電機(jī)可用于磁盤驅(qū)動(dòng)器，矩陣打印機(jī)等。