使用8051单片机原理的步进电机控制

单片机 2020-05-14 6836

描述

步进电机是一种无刷同步电机，它将完整的旋转分为若干步。每个步进电动机将具有一些固定的步进角，并且电动机以该角度旋转。在本文中，我将向您展示如何使用两个不同的驱动器（L293D和ULN 2003）将步进电机与8051连接。此外，此处还将说明使用8051单片机的步进电机控制。

使用8051单片机原理的步进电机控制

这些电路的主要原理是使步进电机以特定的步进角步进旋转。由于控制器无法提供电动机所需的电流，因此ULN2003 IC和L293D电动机驱动器用于驱动步进电动机。

电路1：使用8051单片机和L293D进行步进电机控制

该项目中的第一个电路是使用L293D电机驱动器IC实现的。由于L293D电动机驱动器具有四个输出引脚的选件，因此只能使用它驱动双极步进电动机。

电路图

下图显示了将双极步进电机与8051微控制器和L293D电机驱动器接口的电路图。

所需组件

AT89C51（8051单片机）

L293D电机驱动器

5V双极步进电机

16X2 LCD Diaplay

11.0592 MHz石英晶体

10KΩ电阻X 2

10KΩ电位器

8个1KΩ电阻包

33pF陶瓷电容器X 2

10μF/ 16V电容器

按钮X 4

330Ω电阻

5V电源

电路设计

首先，LCD的数据引脚连接到8051的PORT0引脚。由于PORT0没有任何内部上拉，因此使用电阻器将PORT0上拉。LCD的RS和E引脚连接到8051的P2.0和P2.1。

RST引脚使用10KΩ电阻下拉。按钮和10μF电容器的组合将用于复位微控制器。同样，使用10KΩ电阻上拉EA引脚。

接下来，振荡器。它由两个80pF电容器和一个11.0592 MHz晶体组成，连接在8051的XTAL1和XTAL2引脚之间。

进入电机驱动器时，两个使能引脚和两个电源引脚连接到+ 5V电源。四个输入连接到8051的PORT1引脚，即P1.0，P1.1，P1.2和P1.3。双极步进电机的四个引脚连接到L293D的四个输出引脚。

为了控制步进电机的方向，三个按钮连接到PORT3引脚，即P3.0，P3.1和P3.2。

代码

单片机

工作中

该电路的工作非常简单。在程序中实现了一种称为“半步进”的方法来旋转步进电机。按下前进按钮时，步进电机将沿顺时针方向旋转。

同样，当按下后退按钮时，它开始沿逆时针方向旋转。要完全停止旋转，可以按停止按钮。

电路2：使用8051单片机和ULN2003进行步进电机控制

该项目的第二个电路是使用8051微控制器和ULN2003实现步进电机控制。由于ULN2003晶体管阵列由7个输出组成，因此您可以控制单极和双极步进电机。

在这个项目中，我将向您展示如何使用8051微控制器和ULN2003晶体管阵列控制5线单极步进电机。

电路图

下图显示了将步进电机与8051微控制器和ULN2003接口的电路图。

使用AT89C51单片机控制步进电机的电路图

电路元件

AT89C51单片机

ULN2003A

步进电机

水晶

电阻器

电容器类

电路设计

该电路由AT89C51微控制器，ULN2003A，电机组成。AT89c51是低功耗，高性能，CMOS 8位8051系列微控制器。它具有32条可编程I / O线。它具有4K字节的Flash可编程和可擦除存储器。外部晶体振荡器连接在微控制器的18和19引脚上。电机通过驱动器IC连接到微控制器的端口2。

ULN2003A是电流驱动器IC。它用于驱动步进电机的电流，因为它需要超过60mA的电流。它是达林顿对的数组。它由具有公共发射器的七对达林顿阵列组成。该集成电路由16个引脚组成，其中7个为输入引脚，7个为输出引脚，其余为VCC和地。前四个输入引脚连接到微控制器。同样，四个输出引脚连接到步进电机。

步进电机有6个引脚。在这六个引脚中，有2个引脚连接到12V电源，其余的连接到步进电机的输出。步进器以给定的步进角旋转。旋转的每个步骤都是整个循环的一小部分。这取决于机械零件和驱动方法。

与所有电动机相似，步进电动机将具有定子和转子。转子具有永磁体，定子具有线圈。基本的步进电机有4个线圈，每个线圈具有90度的旋转步进。这四个线圈以循环顺序激活。下图显示了轴的旋转方向。有多种驱动步进电机的方法。其中一些解释如下。

全步驱动：在这种方法中，两个线圈同时通电。因此，这里两个相对的线圈一次被激励。

半步驱动：在这种方法中，线圈交替通电。因此，它以半步角旋转。用这种方法，可以一次给两个线圈通电，也可以给单个线圈通电。因此，它增加了每个周期的转数。如下图所示。

如何操作此步进电机驱动器电路？

首先，接通电路。

单片机开始驱动步进电机。

可以观察到步进电机的旋转

步进电机有四根线。它们是黄色，蓝色，红色和白色。如下所述，这些都可以通电。

在全步驾驶中，请按以下顺序进行

单片机

要以半步角驱动电动机，请按以下顺序进行

单片机

步进电机控制器电路的优点

它消耗更少的功率。

需要低工作电压

步进电机控制应用

该电路可用于机器人应用。

这也可以用于机电应用中。

步进电机可用于磁盘驱动器，矩阵打印机等。

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