[實用新型]基于單片機的步進電機控制系統

有效

• 申請號: 201520102903.0
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN204539021U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 王文
• 申請（專利權）人: 上海顥漢數字技術有限公司
• 主分類號: H02P8/00
• 分類號: H02P8/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本實用新型涉及一種基于單片機控制步進電機的系統，適用于自動化控制行業，屬于用單片機控制步進電機的方法技術領域。

背景技術

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

但現有的步進電機多采用電子線路和繼電器控制，其結構復雜，可靠性低，故障率高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于單片機的用于步進電機控制的系統。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種基于單片機的步進電機控制系統，其特征在于，包括基于STC10F08XE單片機的運動控制單元，運動控制單元經由光耦隔離電路與步進電機驅動電路相連，步進電機驅動電路由THB6064AH芯片及其外圍電路構成，步進電機驅動電路與步進電機相連，由5V電壓輸出電源電路為運動控制單元提供工作電壓，由24V電壓輸出電源電路為光耦隔離電路及步進電機驅動電路提供工作電壓。

優選地，所述5V電壓輸出電源電路采用NES-15-12開關電源；所述24V電壓輸出電源電路采用NES-150-24開關電源；NES-15-12開關電源與NES-150-24開關電源間相互獨立隔離。

本實用新型的優點是：單片機實現的步進電機控制系統具有成本低、使用靈活的特點，單片機通過向步進電機驅動電路發送控制信號就能實現對步進電機的控制。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種基于單片機的步進電機控制系統的電路框圖。

具體實施方式

為使本實用新型更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

如圖1所示，本實用新型提供了一種基于單片機的步進電機控制系統，包括基于STC10F08XE單片機的運動控制單元。STC10F08XE單片機是宏晶科技設計生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統51單片機，但速度快8-12倍。LQFP44封裝形式，體積小巧且具備4路IO口。

采用RC復位電路用于單片機的上電復位。系統通電時電容充電，RST引腳為高電平，使得單片機復位；幾個毫秒后電容充電完成，RST引腳電壓下降為零，單片機進入工作狀態。

單片機時鐘電路選用震蕩頻率為11.0592MHZ的晶振。通過設置定時器T1工作方式2，產生9600波特率，用于單片機間的通信。

單片機引腳P0.0～P0.5上拉10K電阻，兩線傳感器一端接入單片機引腳P0.0～P0.5，一端接入地線，當步進電機前進或者后退達到限位點后傳感器動作，將P0.0～P0.5由原來的上拉高電平拉低為低電平，同時單片機控制輸出引腳P1.2，P1.3，P1.4(步進電機使能控制)為低電平，步進電機半流鎖定。

P1.5，P1.6，P1.7為步進電機細分模式控制引腳，通過設置P1.5，P1.6，P1.7的高低電平的不同組合可產生8種細分模式，滿足系統中機械走動快慢的要求。

步進電機在工作的過程中電樞繞組通斷頻繁，當通電時，會產生較大的du/dt，di/dt值，導致磁場耦合，形成嚴重的電磁干擾。當電樞繞組斷電時，線圈中的磁場突然消失會產生很高的瞬變電壓串入控制回路，會對系統中的其他電子元件產生相當打的電能沖擊，特別是控制核心單片機，容易引起系統的誤動作，甚至無法工作。

為了有效抑制步進電機的電磁干擾，提高系統的可靠性，在單片機控制與步進電機驅動回路中增加了光電隔離電路。光電隔離電路直接切斷了單片機與步進電機驅動回路之間電的直接聯系，實現了單片機與驅動回路系統地線的分別聯接，防止處于大電流感性負載下工作的驅動電路產生的干擾信號通過線路串入單片機，影響系統的正常工作。