1、51 单片机控制四相步进电机单片机控制四相步进电机作者：易劲松QQ：371719025Email:接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝网买了一个 EPSON 的 UMX-1 型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下图所示：拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将 5 伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用 5 伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、
2、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为 360/(45)18 度。地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。如果用单片机来控制此步进电机， 则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。所以，设计了如下电路图：制作的实物图如下：C51 程序代码为：代码一代码一#include static unsigned int count;static unsigned int endcount;void delay(
3、);void main(void)count = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1;/允许 CPU 中断TMOD = 0 x11;/设定时器 0 和 1 为 16 位模式 1ET0 = 1;/定时器 0 中断允许TH0 = 0 xFC;TL0 = 0 x18;/设定时每隔 1ms 中断一次TR0 = 1;/开始计数startrun:P1_3 = 0;P1_0 = 1;delay();P1_0 = 0;P1_1 = 1;delay();P1_1 = 0;P1_2 = 1;delay();P1_2 = 0;P1_3 = 1;delay();g
4、oto startrun;/定时器 0 中断处理void timeint(void) interrupt 1TH0=0 xFC;TL0=0 x18; /设定时每隔 1ms 中断一次count+;void delay()endcount=2;count=0;dowhile(countendcount);将上面的程序编译，用 ISP 下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为 18 度。所以，我将程序代码改进了一下，如下：代码二代码二#i
5、nclude static unsigned int count;static int step_index;void delay(unsigned int endcount);void gorun(bit turn, unsigned int speedlevel);void main(void)count = 0;step_index = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1;/允许 CPU 中断TMOD = 0 x11; /设定时器 0 和 1 为 16 位模式 1ET0 = 1;/定时器 0 中断允许TH0 = 0 xFE;TL0 =
6、 0 x0C;/设定时每隔 0.5ms 中断一次TR0 = 1;/开始计数dogorun(1,60);while(1);/定时器 0 中断处理void timeint(void) interrupt 1TH0=0 xFE;TL0=0 x0C; /设定时每隔 0.5ms 中断一次count+;void delay(unsigned int endcount)count=0;dowhile(count7)step_index=0;elsestep_index-;if (step_index0)step_index=7;改进的代码能实现速度和方向的控制，而且，通过 step_index 静态全局变量
7、能“记住”步进电机的步进位置，下次调用 gorun（）函数时则可直接从上次步进位置继续转动，从而实现精确步进；另外，由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进角度减小了一半，只为 9 度，低速运转也相对稳定一些了。但是，在代码二中，步进电机的运转控制是在主函数中，如果程序还需执行其它任务， 则有可能使步进电机的运转收到影响， 另外还有其它方面的不便，总之不是很完美的控制。所以我又将代码再次改进：代码三代码三#include static unsigned int count;/计数static int step_index;/步进索引数，值为 07static bit turn;/步进电
8、机转动方向static bit stop_flag;/步进电机停止标志static int speedlevel; /步进电机转速参数， 数值越大速度越慢， 最小值为 1，速度最快static int spcount;/步进电机转速参数计数void delay(unsigned int endcount); /延时函数，延时为 endcount*0.5毫秒void gorun();/步进电机控制步进函数void main(void)count = 0;step_index = 0;spcount = 0;stop_flag = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3
9、 = 0;EA = 1;/允许 CPU 中断TMOD = 0 x11; /设定时器 0 和 1 为 16 位模式 1ET0 = 1;/定时器 0 中断允许TH0 = 0 xFE;TL0 = 0 x0C;/设定时每隔 0.5ms 中断一次TR0 = 1;/开始计数turn = 0;speedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;dospeedlevel = 2;delay(10000);speedlevel = 1;delay(10000);stop_flag=1;delay(10000);stop_flag=0;while(1);/定时器 0 中断处理vo
10、id timeint(void) interrupt 1TH0=0 xFE;TL0=0 x0C; /设定时每隔 0.5ms 中断一次count+;spcount-;if(spcount=0)spcount = speedlevel;gorun();void delay(unsigned int endcount)count=0;dowhile(count7)step_index=0;elsestep_index-;if (step_index0)step_index=7;在代码三中，我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中，这样主函数就能很方便的加入其它任务的执行，而对步进电机的运转不产生影
11、响。在此代码中， 不但实现了步进电机的转速和转向的控制， 另外还加了一个停止的功能，呵呵，这肯定是需要的。步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程，否则电机很容易被“卡住”，代码一、二实现加速不是很方便，而在代码三中，加速则很容易了。在此代码中，当转速参数 speedlevel 为 2 时，可以算出，此时步进电机的转速为 1500RPM，而当转速参数 speedlevel 1 时，转速为 3000RPM。当步进电机停止，如果直接将 speedlevel 设为 1，此时步进电机将被“卡住”，而如果先把 speedlevel 设为 2，让电机以 1500RPM 的转速转起来，几秒种后，再把 speedlevel 设为 1， 此时电机就能以 3000RPM 的转速高速转动， 这就是“加速”的效果。在此电路中，考虑到电流的缘故，我用的 NPN 三极管是 S8050，它的电流最大可达 1500mA，而在实际运转中，我用万用表测了一下，当转速为 1500RPM 时，步进电机的电流只有 90mA 左右，电机发热量较小，当转速为 60RPM 时，步进电机的电流为 200mA 左右，电机发热量较大，所以 NPN 三极管也可以选用 9013，对于电机发热量大的问题，可加一个 10 欧到 20 欧的限流电阻，不过这样步进电机的功率将会变小。由于在下浅薄，错误和问题难免，请各位不吝赐教！
