基于PIC16F873單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)

引 言
單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)具有功能靈活多樣，脈沖輸出準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，其系統(tǒng)成本較低，近些年來(lái)已被廣泛應(yīng)用在各種不同的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。
在實(shí)際應(yīng)用中，若步進(jìn)電機(jī)在升降速時(shí)，脈沖頻率的變化不合理，就會(huì)使電機(jī)失步或者過(guò)沖，使系統(tǒng)無(wú)法做到精確定位；同時(shí)，由于系統(tǒng)快速性的要求，電機(jī)需要很快地完成加減速過(guò)程。
這里設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，分析快速性最好的指數(shù)型加減速曲線在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用規(guī)律，提出了一種升降速曲線的優(yōu)化方法，采用了硬件、軟件抗干擾技術(shù)措施?？梢酝ㄟ^(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)與指令，并能通過(guò)旋鈕方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的連續(xù)調(diào)速，實(shí)時(shí)設(shè)置與顯示步進(jìn)電機(jī)的工作方式。

1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)功能原理示意圖如圖1所示。

在該系統(tǒng)中由單片機(jī)直接輸出電機(jī)的各相控制脈沖序列，光耦進(jìn)行必要的光電隔離，采用分立元件構(gòu)成功率MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路，帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。鍵盤(pán)接口與 LED顯示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289實(shí)現(xiàn)。既可使用按鍵輸入的方式精確設(shè)置電機(jī)的工作方式與轉(zhuǎn)速，也可以通過(guò)調(diào)速旋鈕實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，還能通過(guò)上位微機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)工作方式的調(diào)整與控制。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 控制電路設(shè)計(jì)
控制芯片采用PIC16F873，該單片機(jī)具有抗干擾能力強(qiáng)，超低功耗。芯片自帶硬件看門(mén)狗，具有高速SPI通信端口，6通道10位A／D轉(zhuǎn)換，2路PWM輸出，8 KB容量的FLASH存儲(chǔ)器，368 B容量的SRAM，3個(gè)定時(shí)器，1個(gè)SPI串行通信口。由于單片機(jī)內(nèi)部的資源豐富，性?xún)r(jià)比高。能夠滿足該設(shè)計(jì)的要求，而且減少硬件電路的設(shè)計(jì)，提高工作效率。單片機(jī)的外部引腳定義以及在該設(shè)計(jì)的資源分布如圖2所示。