基于MCS-51系列单片机AT89C51，设计一个步进电机控制器

Question

　二、 设计要求：　　1) 采用单片机控制一个小功率四相单四拍的步进电机工作，步进电机步距角为1.5度，最大相电流100mA；　　2) 设计步进电机控制驱动电路。　　3) 控制器有5个按键。K1：“启动/停止”，K2：“正转/反转”，K3：“180度”，K4：“720度”， K4：“连续转动”。　　4) @增加“加速”和“减速”键，每按一次键，步进电机的转速按照约定的速率改变。　　5) @用8根LED显示棒，移动显示，形象地跟踪电动机的转速及转角。　　6) ☆用4位LED数码管，显示电动机的转速及转角。　　7) ☆增加电机过热保护功能。　　三、 设计提示：　　1) 本题目的关键之处是：如何生成控制步进电机的脉冲序列。步进电机实际上是一个数字/角度转换器，因此，需把并行的二进制数字量转换成串行的脉冲序列，并实现方向控制。每当步进电机脉冲输入线上得到一个脉冲，它便沿着特定的方向走一步。　　2) 查阅资料，确定步进电机控制脉冲序列的顺序。
　　3) 使用定时器，定时产生步进电机控制脉冲序列，使用控制定时时间来控制步进电机的转速。

Answer 1

由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备----步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示：控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。从结构上看，步进电机分为三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种，其基本原理如下：
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