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直流無刷電機(jī)和無刷直流電機(jī)信息智能網(wǎng)

基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計詳解（附程序）
2022-06-20

　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 　　步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，因為步進(jìn)電機(jī)每給一個脈沖就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進(jìn)角來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，本文主要介紹基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計詳解，文章最后附上程序。 　　 　　基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制設(shè)計詳解 　　本次設(shè)計以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 　　顯示電路的用8279芯片來驅(qū)動，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來顯示步進(jìn)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速。 　　8279與CPU的連接框圖如4-11所示： 　　 　　8279芯片的具體介紹如下； 　　1） DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。在CPU于827數(shù) 據(jù)與命令的傳送。 　　2） CLK：8279的系統(tǒng)時鐘，100KHZ為最佳選擇。 　　3） RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。當(dāng) RESET 輸入端出現(xiàn)高電平時，8279被初始復(fù)位。 　　4） /CS：片選信號。低電平使能，使能時可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。 　　5） A0：用于區(qū)分信息的特性。當(dāng)A0=1時，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時，讀寫一數(shù)據(jù)。 　　6） /RD：讀取控制線。/RD=0，8279會送數(shù)據(jù)至外部總線。 　　7） /WR：寫入控制線。/WR=0，8279會從外部總線捕捉數(shù)據(jù)。 　　8） IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。當(dāng)FIFO RAM 緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時，IRQ線升高，向CPU請求中斷，當(dāng)CPU將緩沖器中的輸入鍵數(shù)的數(shù)據(jù)全部讀取時，中斷請求線下降為低電平。 　　9） L0～SL3：掃描輸出線，用于對鍵盤顯示器掃 描?？梢允蔷幋a模式（16對1）或譯碼模式（4對1）。 　　10） ～RL7：反饋輸入線，由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。 　　11） FT、CNTL/STB ：控制鍵輸入線，由內(nèi)部拉高電 阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。 　　12） TB0～3、OUTA0～3：顯示段數(shù)據(jù)輸出線，可分別作為兩個半字節(jié)輸出，也可作為8位段數(shù)據(jù)輸出口，此時OUTB0為最低位， OUTA3位最高位。 　　13） 消隱輸出線，低電平有效。當(dāng)顯示器切換時或使用消隱命令時，將顯示消隱。 　　 　　8279的初始化程序如下： 　　INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址 　　MOV A，#0D1H ；置清顯示命令字 　　MOVX @DPTR，A ；送清顯示命令 　　WEIT:MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài) 　　JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結(jié)束 　　MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz 　　MOVX @DPTR，A ；送分頻系數(shù) 　　MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令 　　MOVX @DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令 　　MOV IE，#84H ；允許8279中斷 　　RET 　　顯示子程序如下： 　　DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址 　　MOV R0，#30H ；字段碼首地址 　　MOV R7，#08H ；8位顯示 　　MOV A，#90H ；置顯示命令字 　　MOVX @DPTR，A ；送顯示命令 　　MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 　　LP:MOV A，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù) 　　ADD A，#6 ；加偏移量 　　MOVC A，@A＋PC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼 　　MOVX @DPTR，A ；送段碼顯示 　　INC R0 ；調(diào)整數(shù)據(jù)指針 　　DJNZ R7，LP ； 　　RET 　　SEG:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH 　?。蛔址?、1、2、3、4、5段碼 　　DB 7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH 　??；字符6、7、8、9、A、B段碼 　　DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH 　　；字符C、d、E、F、P、U段碼 　　DB 76H，38H，40H，6EH，F(xiàn)FH，00H 　??；字符H、L、-、Y、“空”段碼 　　鍵盤中斷子程序如下： 　　KEY:PUSH PSW 　　PUSH DPL 　　PUSH DPH 　　PUSH ACC 　　PUSH B 　　SETB PSW.3 　　MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址 　　MOVX A，@DPTR ；讀FIFO狀態(tài) 　　ANL A，#0FH ； 　　JZ PKYR ； 　　MOV A，#40H ；置讀FIFO命令 　　MOVX @DPTR，A ；送讀FIFO命令 　　MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 　　MOVX A，@DPTR ；讀數(shù)據(jù) 　　LJMP KEY1 ；轉(zhuǎn)鍵值處理程序 　　PKYR： POP B 　　POP ACC 　　POP DPH 　　POP DPL 　　POP PSW 　　RETI ； 　　KEY1： … … ；鍵值處理程序 　　鍵盤程序清單： 　　KEY1： ACALL KS1 ； 有無鍵按下子程序 　　JNZ LK1 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)去抖延時 　　AJMP KEY1 ；無鍵按下，繼續(xù)掃描 　　LK1： ACALL DELA12 ；12ms延時程序調(diào)用 　　ACALL KS1 ；判斷鍵是否真正按下 　　JNZ LK2 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)逐列掃描 　　AJMP KEY1 ；無鍵按下，繼續(xù)掃描 　　LK2： MOV R2，#0FEH ；設(shè)置首列掃描字 　　MOV R4，#00H ；保存首列號 　　LK4： MOV DPTR，#7F01H；列掃描字送至PA口 　　MOV A，R2 　　MOVX @DPTR，A 　　INC DPTR ；指向PC口 　　INC DPTR 　　MOVX A，@DPTR ；讀入行狀態(tài) 　　JB ACC.0，LONE ；第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)LONE 　　MOV A，#00H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵號 　　AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號 　　LONE： JB ACC.1，LTWO ；第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)LTWO 　　MOV A，#08H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵號 　　AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號 　　LTWO： JB ACC.2，LTHR ；第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)LTHR 　　MOV A，#10H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵？ 　　AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵號 　　LTHR： JB ACC.3，NEXT ；第3行無鍵按下，查下一列 　　MOV A，#18H ；有鍵按下，設(shè)置行首鍵 　　LKP： ADD A，R4 ；求鍵號，鍵號=行首鍵號+列號 　　PUSH ACC ；保護(hù)鍵號 　　LK3： ACALL KS1 ；等待鍵釋放 　　JNZ LK3 ；鍵未釋放，繼續(xù)等待 　　POP ACC ；鍵釋放，鍵號送A 　　AJMP OVER ；鍵掃描結(jié)束 　　NEXT： INC R4 ；列號加1，指向下一列 　　MOV A，R2 ；判斷8列掃描完否 　　JNB ACC.7，KND ；8列掃描完，繼續(xù) 　　RL A ；掃描字左移一位 　　MOV R2，A ；送掃描字 　　AJMP LK4 ；轉(zhuǎn)下一列掃描 　　KND： AJMP KEY1 　　OVER： RET ；鍵掃描結(jié)束 　　KS1： MOV DPTR，#7F01H ；指向PA口 　　MOV A，#00H ；設(shè)置掃描字 　　MOVX @DPTR，A ；掃描字送PA口 　　INC DPTR ；指向PC口 　　INC DPTR 　　MOVX A，@DPTR ；讀入PC口狀態(tài) 　　CPL ；以高電平表示有鍵按下 　　ANL A，#0FH ；屏蔽高4位 　　RET 　　初始化程序如下： 　　INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址 　　MOV A，#0D1H ；置清顯示命令字 　　MOVX @DPTR，A ；送清顯示命令 　　WEIT:MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài) 　　JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結(jié)束 　　MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz 　　MOVX @DPTR，A ；送分頻系數(shù) 　　MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令 　　MOVX @DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令 　　MOV IE，#84H ；允許8279中斷 　　RET 　　顯示子程序如下： 　　DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址 　　MOV R0，#30H ；字段碼首地址 　　MOV R7，#08H ；8位顯示 　　MOV A，#90H ；置顯示命令字 　　MOVX @DPTR，A ；送顯示命令 　　MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 　　LP:MOV A，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù) 　　ADD A，#6 ；加偏移量 　　MOVC A，@A＋PC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼 　　MOVX @DPTR，A ；送段碼顯示 　　INC R0 ；調(diào)整數(shù)據(jù)指針 　　DJNZ R7，LP ； 　　RET 　　鍵盤中斷子程序如下： 　　KEY:PUSH PSW 　　PUSH DPL 　　PUSH DPH 　　PUSH ACC 　　PUSH B 　　SETB PSW.3 　　MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址 　　MOVX A，@DPTR ；讀FIFO狀態(tài) 　　ANL A，#0FH ； 　　JZ PKYR ； 　　MOV A，#40H ；置讀FIFO命令 　　MOVX @DPTR，A ；送讀FIFO命令 　　MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 　　MOVX A，@DPTR ；讀數(shù)據(jù) 　　LJMP KEY1 ；轉(zhuǎn)鍵值處理程序 　　PKYR： POP B 　　POP ACC 　　POP DPH 　　POP DPL 　　POP PSW 　　RETI ； 　　驅(qū)動電路子程序的設(shè)計 　　PUSH:MOV　R3 ， # NUM 　　PUSH A 　　PUSH PSW 　　LOOP： SETB P1.0 　　ACALL DELAY1 　　CLR P1.0 　　ACALL DELAY2 　　DJNZ R3，LOOP 　　POP PSW 　　POP A 　　RET 　　延時子程序的設(shè)計 　　MOV R2，#18H 　　LCALL 7FEBH 　　RET 　　ORG 7FEBH ;通用延時子程序 　?。?7EBH & 0FEBH & 。。。） 　　L7FEB： PUSH 02H ;R2（復(fù)位后R2即為02H）存放時間常數(shù)，進(jìn)棧保護(hù) 　　L7FED： PUSH 02H ; R2進(jìn)棧保護(hù) 　　L7FEF： PUSH 02H ; 進(jìn)棧 　　L7FF1： DJNZ R2，$ ;R2不為零等待 　　POP 02H ;出棧 　　DJNZ R2，L7FEF ; R2不為零轉(zhuǎn) 　　POP 02H ; 出棧 　　DJNZ R2，L7FED ; R2不為零轉(zhuǎn) 　　POP 02H ; 出棧 　　DJNZ R2，L7FEB ; R2不為零轉(zhuǎn) 　　RET ;子程序返回 　　END 　　圖6-4-1 主程序流程圖 　　主程序如下： 　　CON： MOV　R3， # N 　　MOV TMOD ， # 10H 　　MOV TL1 ， # LOW 　　MOV TH1 ， # H IGH 　　JNB FLAG ，LEFT 　　MOV R0 ， RM 　　AJMP TIME - S 　　LEFT： MOV R0 ， LM 　　TIME： SETB EA 　　SETB ET1 　　SETB TR1 　　步進(jìn)電機(jī)控制程序p3.2正轉(zhuǎn)，p3.3反轉(zhuǎn)，p3.4停止 步進(jìn)電機(jī)接p1.0p1.1p1.2p1.3 　　org 00h 　　stop： orl p1，#0ffh ; 步進(jìn)電機(jī)停止 　　loop:jnB p3.2，for2 ; 如果p3.2按下正轉(zhuǎn) 　　jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn) 　　jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止 　　jmp loop ;反復(fù)監(jiān)測鍵盤 　　for： mov r0，#00h ;正轉(zhuǎn)到tAB取碼指針初值 　　for1:mov A，r0 ;取碼 　　mov dptr，#tABle ; 　　movC A，@A+dptr 　　jz for ;是否到了結(jié)束碼00h 　　Cpl A ;把ACC反向 　　mov p1，A ;輸出到p1開始正轉(zhuǎn) 　　jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止 　　jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn) 　　CAll delAy ;轉(zhuǎn)動的速度 　　inC r0 ;取下一個碼 　　jmp for1 ;繼續(xù)正轉(zhuǎn) 　　rev:mov r0，#05h ;反轉(zhuǎn)到tAB取碼指針初值 　　rev1:mov A，r0 　　mov dptr，#tABle ;取碼 　　movC A，@A+tABle 　　jz rev ;是否到了結(jié)束碼00h 　　Cpl A ;把ACC反向 　　mov p1，A ;輸出到p1開始反轉(zhuǎn) 　　jnB p3.4，stop1 ; 如果p3.4按下停止 　　jnB p3.3，rev2 ; 如果p3.3按下反轉(zhuǎn) 　　CAll delAy ;轉(zhuǎn)動的速度 　　inC r0 ;取下一個碼 　　jmp rev1 ;繼續(xù)反轉(zhuǎn) 　　stop1:CAll delAy ; 按p3.4的消除抖動 　　jnB p3.4，$ ; p3.4放開否？ 　　CAll delAy ;放開消除抖動 　　jmp stop 　　for2:CAll delAy ; 按p3.2的消除抖動 　　jnB p3.2，$ ; p3.2放開否？ 　　CAll delAy ;放開消除抖動 　　jmp for 　　rev2:CAll delAy ; 按p3.3的消除抖動 　　jnB p3.3，$ ; p3.3放開否？ 　　CAll delAy ;放開消除抖動 　　jmp rev 　　delAy:mov r1，#40 ;步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速20ms 　　d1:mov r2，#248 　　djnz r2，$ 　　djnz r1，d1 　　ret 　　tABle： 　　dB 03h，09h，0Ch，06h ;正轉(zhuǎn)表 　　dB 00 ;正轉(zhuǎn)結(jié)束 　　dB 03h，06h，0Ch，09h ;反轉(zhuǎn) 　　dB 00 ;反轉(zhuǎn)結(jié)束 　　end 　　步進(jìn)電機(jī)正反快慢程序 　　org 00h 　　x1:mov r3，#48 ;一圈48步 　　stArt:mov r0，#00h ;正轉(zhuǎn)取碼初值 　　stArt1： 　　mov p1，#0ffh ;先停止 　　mov A，r0 　　mov dptr，#tABle 　　movC A，@A+dptr 　　jz stArt ;是否到了結(jié)束碼00？ 　　Cpl A 　　mov p1，A ;輸出運轉(zhuǎn) 　　CAll delAy ;調(diào)用慢速的延時轉(zhuǎn)動 　　inC r0 ;取碼指針加1取下一個碼 　　djnz r3，stArt1 ;是否走了48步？ 　　mov r3，#48 ;是則重新設(shè)定48步 　　stArt2： 　　mov p1，#0ffh 　　mov r0，#05 ;逆轉(zhuǎn)的取碼初值 　　stArt3:mov A，r0 　　mov dptr，#tABle 　　movC A，@A+dptr 　　jz stArt2 　　Cpl A 　　mov p1，A 　　CAll delAy2 　　inC r0 　　djnz r3，stArt3 　　jmp x1 ; 重復(fù)開始 　　DELAY： ; 延時程序 （慢速） 　　MOV R7，#255 　　D1:MOV R6，#50 　　D2： DJNZ R6，D2 　　DJNZ R7，D1 　　RET 　　DELAY2： ; 延時程序 （快速） 　　MOV R5，#255 　　D3:MOV R2，#25 　　D4： DJNZ R2，D4 　　DJNZ R5，D3 　　RET 　　tABle： 　　dB 03h，09h，0Ch，06h ;正轉(zhuǎn)表 　　dB 00 　　dB 06h，0Ch，09h，03h ;反轉(zhuǎn)表 　　dB 00 　　end 　　中斷服務(wù)程序如下： 　　INTTO： PUSH　　A 　　PUSH PSW 　　MOV A ， @R0 　　MOV P1 ，A 　　INC R0 　　MOV A ， # 00H 　　XRL A ， @R0 　　JNZ NEXT 　　MOV A ， R0 　　CLR C 　　SUBB A ， # 03H 　　MOV R0 ， A 　　NEXT： DJNZ R3 ， RETU 　　CLR ET1 　　CLR EA 　　RETU： POP PSW 　　POP A 　　RETI 　　利用軟件形成脈沖序列的程序清單： 　　PULSE_S： MOV R7，#NUM ；設(shè)定脈沖個數(shù) 　　PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場 　　PUSH PSW 　　LOOP： SETB P1.0 ；輸出高電平 　　ACALL DELAY1 ；延時 　　CLR P1.0 ；輸出低電平 　　ACALL DELAY2 ；延時 　　DJNZ R7，LOOP ；R7≠0，繼續(xù)輸出脈沖 　　POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 　　POP A 　　RET 　　定時中斷子程序 　　TIME0： CLR EA ；關(guān)中斷 　　INC 30H 　　MOV A，30H 　　XRL A，#50H ；判斷是否到8秒 　　JZ S_8 ；8秒定時到，轉(zhuǎn)至S_8 　　AJMP RECOUN ；未到8秒，繼續(xù)計時 　　S_8： SETB P3.2 ；觸發(fā)外部中斷0 　　NOP 　　CLR P3.2 　　NOP 　　RECOUN： MOV TH0，#3CH 　　MOV TL0，#0B0H ；設(shè)定定時器初值 　　SETB EA ；開中斷 　　RETI ；中斷返回 　　中斷子程序 　　T_CON： PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場 　　PUSH PSW 　　MOV R7，#N ；設(shè)定控制步數(shù) 　　JNB FLAG，LEFT ；判斷旋轉(zhuǎn)方向 　　RIGHT： MOV R0，RM ；正轉(zhuǎn)模型起始地址 　　AJMP ROTATE 　　LEFT： MOV R0，LM 　　ROTATE： MOV A，@R0 ；取第一拍控制模型 　　MOV P1，A ；輸出第一拍控制模型 　　ACALL DELAY1 ；延時 　　INC R0 　　MOV A，@R0 ；取第二拍控制模型 　　MOV P1，A ；輸出第二拍控制模型 　　ACALL DELAY1 ；延時 　　INC R0 　　MOV A，@R0 ；取第三拍控制模型 　　MOV P1，A ；輸出第三拍控制模型 　　ACALL DELAY1 ；延時 　　DJNZ R7，ROTATE ；未走完要求的步數(shù)，繼續(xù) 　　POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 　　POP A 　　RET ；返回

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