51單片機(jī)學(xué)習(xí)之3-步進(jìn)電機(jī)

第八集

講解用移位和或運(yùn)算實(shí)現(xiàn)流水燈的方法《51單片機(jī)復(fù)習(xí)筆記2》里面的代碼。

講解了用函數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)流水燈。

 

第九集

一、ULN2003芯片。

用于增強(qiáng)單片機(jī)IO口的驅(qū)動(dòng)能力。

ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。

ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列，多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中。可直接驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。

ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路

直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。

ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V-95V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝。

 

 

 

第十集

一、步進(jìn)電機(jī)

 步進(jìn)電機(jī)和我們以前玩的四驅(qū)車(chē)?yán)锩娴鸟R達(dá)是不一樣的。里面的馬達(dá)是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，而步進(jìn)電機(jī)卻是一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是每次只轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)很小的角度，用手也是轉(zhuǎn)不動(dòng)的。

對(duì)于角位移步進(jìn)電機(jī)可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量（即幾個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)幾個(gè)步距角），達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。可以通過(guò)控制脈沖的頻率來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加速度達(dá)到調(diào)速的功能。

步進(jìn)電機(jī)按相數(shù)分可分為：?jiǎn)蜗�、雙相和多相三種。

 

步進(jìn)電機(jī)的工作原理：（這里是3相步進(jìn)電機(jī)）里面的1，2，3，4是轉(zhuǎn)子，外面的A、A1、B、B1、C、C1是定子。

 

 

1相勵(lì)磁方式：

 

當(dāng)A相通電時(shí)，產(chǎn)生A-A1軸線方向的磁通，并通過(guò)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。這時(shí)候A、A1就成了電磁鐵的N、S極。在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，也就是要轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的齒對(duì)齊A、A1極的位置，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)子的1、3會(huì)對(duì)著定子的A、A1（圖a）；

緊接著B相通電（A、C兩相不通電），轉(zhuǎn)子就會(huì)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)4、2對(duì)齊到定子的B1、B（圖b）

緊接著C相通電（A、B兩相不通電），轉(zhuǎn)子就會(huì)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)1、3對(duì)齊到定子的C1、C（圖c）

當(dāng)一直重復(fù)著上面的步驟A→B→C那么轉(zhuǎn)子就會(huì)一直順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一次都只是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，也就是步距角。。當(dāng)重復(fù)的速度越快，那么轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也就越快。

這種通電方式是1相勵(lì)磁方式。

 

 

1-2相勵(lì)磁方式：

 

 

設(shè)A相先通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)1、3對(duì)齊到定子的A、A1（圖a）

接著在A相通電的情況下，繼續(xù)給B相通電。這時(shí)B、B1極對(duì)轉(zhuǎn)子2、4產(chǎn)生磁力，但是A，A1繼續(xù)拉住1、3，因此轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)到兩個(gè)磁拉力平衡為止（如圖b），從外看來(lái)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)很小的角度。

接著A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時(shí)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2、4和定子B、B1極對(duì)齊（如圖c)。

接著B相通電的情況下，給C相通電。這時(shí)C、C1極對(duì)轉(zhuǎn)子3、1產(chǎn)生磁力，而B、B1會(huì)繼續(xù)拉住2、4，因此轉(zhuǎn)子會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度（如圖d）。

一直重復(fù)以上步驟A→A、B→B→B、C→C→C、A→A.....，一樣可以讓步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，其中每一個(gè)步驟通電都會(huì)讓步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，這個(gè)角度是1相勵(lì)磁方式角度的一半(1/2)，這就是稱為最小步距角。

 

 

這種步進(jìn)電機(jī)叫減速步進(jìn)電機(jī)（里面有減速齒輪），減速比是1/64。

里面減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)64圈，外面的轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動(dòng)1圈。

驅(qū)動(dòng)電壓為5V，步進(jìn)(距)角度5.625*1/64，采用5線4相。

線的順序是VCC、A、B、C、D。

 

1相勵(lì)磁方式驅(qū)動(dòng)程序代碼：實(shí)現(xiàn)讓步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)360°。

 

現(xiàn)在知道步進(jìn)電機(jī)的最小步距角是5.625*1/64  = 0.087890625°

1相勵(lì)磁方式 每通一相電（即每轉(zhuǎn)動(dòng)一次）的角度應(yīng)該是最小步距角的2倍（即 0.087890625°*2=0.17578125）。一個(gè)循環(huán)就是4相： A→B→C→D（即0.17578125*4=0.703125°）。

那么一個(gè)循環(huán)就是0.703125°，要幾個(gè)循環(huán)才能轉(zhuǎn)動(dòng)360°呢？360°/0.703125 = 512個(gè)循環(huán)。
 

下面這份代碼是通過(guò)按位方式給A、B、C、D相輪流通電。
 

#include "reg51.h"

#define uchar unsigned char 

#define uint unsigned int 

 

sbit DA = P1^0;                    // A相

sbit DB = P1^1;                    // B相

sbit DC = P1^2;                    // C相

sbit DD = P1^3;                    // D相
 

 

void delay(uint x)

 

{
   uint y;

   for(;x>0;x--)

    for(y=10;y>0;y--);

 

 

}

void main()

{  

   uint i = 512;

   uchar delayCout = 25;

   while (i--)                // 循環(huán)512次 就轉(zhuǎn)動(dòng)360°的角度。

   {

      DA = 1;                 // A相通電

      delay(delayCout);        // 需要延時(shí)一小段時(shí)間讓硬件反應(yīng)的過(guò)來(lái)

      DA = 0;                 // A相斷電

   

      DB = 1;                 // B相通電

      delay(delayCout);        // 需要延時(shí)一小段時(shí)間讓硬件反應(yīng)的過(guò)來(lái)

      DB = 0;                 // B相斷電

   

      DC = 1;                 // C相通電

      delay(delayCout);         // 需要延時(shí)一小段時(shí)間讓硬件反應(yīng)的過(guò)來(lái)

      DC = 0;                 // C相斷電
 

 

      DD = 1;                 // D相通電

      delay(delayCout);        // 需要延時(shí)一小段時(shí)間讓硬件反應(yīng)的過(guò)來(lái)

      DD = 0;                 // D相斷電

   }

   while(1);                  // 旋轉(zhuǎn)完后就停在這里，避免重復(fù)執(zhí)行main函數(shù)

}

 

上面那份源碼很好理解，下面是按邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的通斷A、B、C、D四相：

#include "reg51.h"

#define uchar unsigned char 

#define uint unsigned int 

 

void delay(uint x)

 

{
  uint y;

 for(;x>0;x--)

    for(y=10;y>0;y--);

 

 

}

void main()

{  

   uint i = 512; 

   uchar Xh;

   uchar delayCout = 25;

 

   while (i--)                        // 循環(huán)512次 就轉(zhuǎn)動(dòng)360°的角度。調(diào)整角度

   {

      Xh = 3;

      P1 = 0x01;                      // P1 == 0000 0001 相當(dāng)于 P1^0置1  將A相通電

      delay(delayCout);                // 延時(shí)一段時(shí)間讓步進(jìn)電機(jī)能反應(yīng)過(guò)來(lái)

      while(Xh--)

      { 

          P1 <<= 1;                    // 第一次循環(huán) 0000 0001<<1 = 0000 0010 相當(dāng)于 P1^1 置1同時(shí)將P1^0置0 A相斷電 B相通
                                            電每次循環(huán)都會(huì)將1向左移動(dòng)一位
        delay(delayCout);            // 這里是調(diào)節(jié)切換速度，即轉(zhuǎn)動(dòng)速度

       }

    }

   while(1);                         // 旋轉(zhuǎn)完后就停在這里，避免重復(fù)執(zhí)行main函數(shù)

 

}

 

 

 

 

步進(jìn)電機(jī)主要知道它的工作原理和計(jì)算角度。步進(jìn)電機(jī)最大的方便是可以精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度。