陳曉紅

摘 要：單片機作為步進電機控制系統(tǒng)的中心部分，完成步進電機的硬件電路設(shè)計，進而實現(xiàn)步進電機的系統(tǒng)控制，實現(xiàn)智能化控制，進一步提高電機控制的工作效率。本文主要就對嵌入式單片機的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計進行分析和研究，以期為界內(nèi)相關(guān)人士提供相關(guān)的參考資料，為提高步進電機的工作效率奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機；步進電機控制；系統(tǒng)設(shè)計

1 前言

單片機的步進電機控制系統(tǒng)具有價格便宜、使用活泛等優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用在各大機械設(shè)備中。步進電機是一種智能化控制的一種器械設(shè)備，其可以利用脈沖信號的不斷轉(zhuǎn)變，實行步進機的有效控制。

2 單片機的步進電機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機設(shè)計

MSP430FG4618單片機、電源、晶振等是組成單片機的主要部分，其中，MSP430FG4618單片機的控制主要有其內(nèi)部的8KBRAM和116KBFlash來實現(xiàn)，P1和P2端口則通過步進電機的工作過程中的按鈕狀態(tài)，正確判斷其是否能夠轉(zhuǎn)化服務(wù)程序，改變工作狀態(tài)；而USART模塊則是實現(xiàn)單片機和PC機工作間的通信，進而實現(xiàn)其對步進機的數(shù)字化控制；電源管理模塊則給步進機工作提供穩(wěn)定的電壓，并給與其他組成部件提供工作電路以及電流；32kHz晶振則給單片機以及相關(guān)的分配器提供時間，當(dāng)啟動USART時，則啟用晶振，對其進行時間設(shè)置。

2.2 LED和鍵盤設(shè)計

為了能夠?qū)崿F(xiàn)人與機器的對話，單片機的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計了3*4鍵盤以及4*8LED數(shù)碼管，人們可以直接對其進行控制。該系統(tǒng)通電后，通過鍵盤輸入控制步進機的運轉(zhuǎn)、啟動以及轉(zhuǎn)動方向等，由LED管動態(tài)清晰顯示步進機的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速。器件8279能夠控制系統(tǒng)鍵盤的輸入以及LED的輸出，進而減少單片機工作的承載，8279在控制系統(tǒng)工作的過程中，將鍵盤輸入的信息進行掃描，利用其抖功能，避免事故的發(fā)生。（下圖為LED和鍵盤模塊）

2.3 放大和驅(qū)動設(shè)計

邏輯轉(zhuǎn)換器是步進機控制過程中的脈沖分配器，其是CMOS集成電路，其輸出的源電流為20毫安，能夠應(yīng)用于三相以及四相步進機，其工作可以選擇以下6種激進方式進行控制；其中，對于三相步進電機有1、2、1-2相；對于四相步進電機有1、2、1-2相，其輸入的方式有單、雙時鐘選擇方式，其具有正向控制、方向控制、監(jiān)視原點、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激勵方式判斷、控制以及時鐘設(shè)置等部分組成，所有的輸入端都設(shè)置有秘制的電路，進而提高抗外界干擾的能力。PMM8713輸出能夠接受功率驅(qū)動電路，其通過驅(qū)動器，輸出最大的工作電流，以滿足電機工作的需求。單片機通過調(diào)節(jié)相關(guān)端口的脈沖信號，控制步進機的運行狀態(tài)、運轉(zhuǎn)方向以及運轉(zhuǎn)速度等。

3 單片機的步進電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 單片機程序設(shè)計

通過中斷脈沖信號，計算步進電機的運轉(zhuǎn)步數(shù)以及圈數(shù)，并對其進行記錄；實現(xiàn)對步進電機運轉(zhuǎn)速速的控制；采用端口的中斷程序關(guān)閉其相關(guān)程序，將電機控制在停機狀態(tài)；通過中斷電機的開啟部位，將其轉(zhuǎn)換到運行狀態(tài)，實現(xiàn)電機的運行；PMM8713的U和D端口通過輸出高電平，達到控制步進電機運轉(zhuǎn)方向的目的；8279將其接口與自身的8個數(shù)據(jù)連接口進行連接，當(dāng)單片機運行到鍵盤部位時，采用相關(guān)端口中斷其工作狀態(tài)，進而達到控制步進機的啟動、停止、速度以及方向等，并將其反饋給8279，利用LED將其顯示，明確其運轉(zhuǎn)的速度以及方向。

3.2 PC上位機設(shè)計

設(shè)計PC上位機的主要目的就是控制步進電機，利用單片機中相關(guān)部位，實現(xiàn)人與機的對話，其利用單片機發(fā)出執(zhí)行命令，實現(xiàn)對步進電機的有效控制。其中，單片機接受的執(zhí)行命令會存儲在相關(guān)軟件中，其與儲存在片內(nèi)的Flash的相關(guān)地址進行比較，不沖突的信息就儲存在其中，如與其中儲存的信息發(fā)生沖突，就會自動中斷，有效的保護電機的正常運行。同時，此軟件在運行的過程中，應(yīng)該對晶振中的USART模塊進行設(shè)置，其相關(guān)的控制軟件由VB6.0對其進行編寫，采用MSComm軟件實現(xiàn)實時通訊。

4 結(jié)語

電機控制系統(tǒng)利用單片機實現(xiàn)控制整個機器的工作，其使用的可靠性較高。在其工作的狀態(tài)下，為其提供較為便捷的控制方案。通過控制步進電機的運轉(zhuǎn)方向。云狀速度以及工作狀態(tài)等，提高步進電機的工作效率具有非常重要的作用。同時，該系統(tǒng)還能夠控制三相電機和四相電機，其有PC上位機對整個步進電機的運行進行控制，使該系統(tǒng)在環(huán)境惡劣的情況下運行，確保人員的安全狀態(tài)；此外，該系統(tǒng)還具有使用范圍廣、操作簡單、成本低廉、實用性強等優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用在實際生活的各大領(lǐng)域中，并能夠發(fā)揮其獨特地作用，進而提高步進電機的工作效率，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

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