基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)
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(2) 光電隔離電路
利用光隔離器組成的光電隔離電路將控制器與外部的驅(qū)動電路隔離開來,使得外部電路的變化不至于影響或者損壞控制系統(tǒng),從而提高系統(tǒng)
的可靠性,增強(qiáng)抗千擾能力。光隔離器最重要的參數(shù)是電流傳輸比CTR,通常其值為0. 2～0. 9。輸入數(shù)字信號提供一定的電流(5～10 mA)時(shí),光
隔離器才會輸出放大的數(shù)字電平。
光隔離器連接時(shí)注意信號正負(fù)邏輯。光隔離器的輸入、輸出端地線必須互相隔開,并且輸入、輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電;如果使用同一電源,外部干擾信號可能通過電源串到系統(tǒng)中來。
(3) 存儲模塊
89C51單片機(jī)片內(nèi)只有128 B的RAM,而本系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)較多,需擴(kuò)展外部RAM。
(4) 步進(jìn)脈沖產(chǎn)生電路
在采用單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)的CP脈沖的頻率或換向周期實(shí)際上是控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步
進(jìn)電機(jī)的速度控制:一種是延時(shí),一種是定時(shí)。
延時(shí)方法是在每次換向之后調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序,待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換向,這樣周而復(fù)始就可發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換向程序所用的時(shí)間和就是CP脈沖的周期。該方法簡單,占用資源少,全部由軟件實(shí)現(xiàn),調(diào)用不同的子程序可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行;但占用CPU時(shí)間長,不能在運(yùn)行時(shí)處理其他工作,因此只適合較簡單的控制過程。
定時(shí)方法是利用單片機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)器定時(shí)功能產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號,從而可方便地控制系統(tǒng)輸出CP脈沖的周期。當(dāng)定時(shí)器起動后,定時(shí)器從裝載的初值開始對系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計(jì)數(shù);當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí),定時(shí)器產(chǎn)生中斷,系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時(shí)中斷子程序。將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中,定時(shí)中斷一次,電機(jī)換向一次,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。由于從定時(shí)器裝載完重新起動開始至定時(shí)器申請中斷止,有一定的時(shí)間間隔,造成定時(shí)時(shí)間增加。為了減少這種定時(shí)誤差,實(shí)現(xiàn)精確定時(shí),要對重裝的計(jì)數(shù)初值作適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整的重裝初值主要考慮兩個(gè)因素:一是中斷響應(yīng)所需的時(shí)間;二是重裝初值指令所占用的時(shí)間,包括在重裝初值前中斷服務(wù)程序中的其他指令因素。綜合這兩個(gè)因素后,重裝計(jì)數(shù)
初值的修正量取8個(gè)機(jī)器周期,即要使定時(shí)時(shí)間縮短8個(gè)機(jī)器周期。
用定時(shí)中斷方式控制電動機(jī)變速時(shí),實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。在控制過程中,采用離散辦法逼近理想升降速曲線。為了減
少每步計(jì)算裝載值的時(shí)間,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就把各離散點(diǎn)的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的ROM中,系統(tǒng)在運(yùn)行中用查表法查出所需的裝載值,這
樣可大幅減少占用CPU的時(shí)間,提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。其流程圖如圖4所示。
圖4 加減速控制流程圖
1. 2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路由專用芯片L297、L298組合而成。L297單片步進(jìn)電機(jī)控制集成電路適用于雙極性二相步進(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)
的控制,與H橋式驅(qū)動芯片L298組合成完整的步進(jìn)電機(jī)固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅(qū)動器。
L297步進(jìn)電機(jī)控制集成電路產(chǎn)生四相驅(qū)動信號,用以控制雙極性二相步進(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī),可以采用半步、二相勵(lì)磁和單相勵(lì)磁
3種方式的切換。使用L297的突出特點(diǎn)是外部只需時(shí)鐘、方向和工作方式3 個(gè)輸入信號,同時(shí)L297自動產(chǎn)生電機(jī)勵(lì)磁相序,減輕了微處理器控
制和編程負(fù)擔(dān)。L297具有D IP20和SO20 2種封裝形式,可用來控制集成橋式驅(qū)動電路或分立元件組成的驅(qū)動電路。
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