[51单片机] 四相五线减速比为1/64步进电机驱动设计
一、大致介绍：
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
图1 常见的几种步进电机
图2 步进电机和ULN2003合用
二、常用术语
1、相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。
2、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
3、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度/（转子齿数*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。
图3 步进电机内部模型图
三、驱动方式
1、1相励磁法：每一瞬间只有一个线圈相通，其它休息。（优点）简单，耗电低，精确性良好。（缺点）力矩小，振动大，每次励磁信号走的角度都是标称角度。
2、2相励磁法：每一瞬间有两个线圈导通。（优点）力矩大，震动小。（缺点）每励磁信号走的角度都是标称角度。
3、1-2相励磁法：1相和2相交替导通。（优点）精度较高，运转平滑，每送一个励磁信号转动1/2标称角度，称为半步驱动。（前两种称为4相4拍，这一种称为4相8拍）
(a)1相励磁法 (b)2相励磁法 (c)1-2相励磁法
图4 3种驱动方式
三、代码
1 /*----------------------------------------------- 2 名称：步进电机 3 论坛：www.doflye.net 4 编写：shifang 5 日期：2009.5 6 修改：无 7 内容：本程序用于测试4相步进电机常规驱动 使用1相励磁 8 ------------------------------------------------*/ 9 #include <reg52.h> 10 11 sbit A1=P1^0; //定义步进电机连接端口 12 sbit B1=P1^1; 13 sbit C1=P1^2; 14 sbit D1=P1^3; 15 16 #define Coil_A1 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}//A相通电，其他相断电 17 #define Coil_B1 {A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;}//B相通电，其他相断电 18 #define Coil_C1 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;}//C相通电，其他相断电 19 #define Coil_D1 {A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电，其他相断电 20 #define Coil_OFF {A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;}//全部断电 21 22 unsigned char Speed; 23 /*------------------------------------------------ 24 uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 25 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 26 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时 27 长度如下 T=tx2+5 uS 28 ------------------------------------------------*/ 29 void DelayUs2x(unsigned char t) 30 { 31 while(--t); 32 } 33 /*------------------------------------------------ 34 mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 35 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 36 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编 37 ------------------------------------------------*/ 38 void DelayMs(unsigned char t) 39 { 40 while(t--) 41 { 42 //大致延时1mS 43 DelayUs2x(245); 44 DelayUs2x(245); 45 } 46 } 47 /*------------------------------------------------ 48 主函数 49 ------------------------------------------------*/ 50 main() 51 { 52 Speed=5; //调整速度 53 while(1) 54 { 55 Coil_A1 //遇到Coil_A1 用{A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}代替 56 DelayMs(Speed); //改变这个参数可以调整电机转速 , 57 //数字越小，转速越大,力矩越小 58 Coil_B1 59 DelayMs(Speed); 60 Coil_C1 61 DelayMs(Speed); 62 Coil_D1 63 DelayMs(Speed); 64 } 65 }
