51單片機開發板上步進電機的總結經驗

2021-01-12 電子產品世界

相信學過電子的人都會知道什麼是步進電機,它的定義及作用在百度百科裡描述的也是比較詳細的,它是一種同步電機,在機電一體化等工業方面均有廣泛的應用,因此怎麼也得知道的.於是手上找來一個實物見圖1.

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/172323.htm

圖1
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圖2


這是一款四相五線步進電機,轉子齒數按公式推算可得為8個,步距角應為11.25度,給出的資料那應該叫半步距角.其它的參數均可按照參數圖中進行,電機可以用ULN2003A這個晶片來驅動,我決定先不看51hei官方提供的資料和實例程序，看憑自己的實力能不能讓這個小東西轉動起來，照著圖2的連線圖連了起來(那4個指示燈是我自己加上去的.方便觀察)並且把P1.0,P1.1,P1.2,P1.3四個I/O口和51hei單片機開發板上的引腳對應,也就是插上了相應的雙排針跳線帽和杜邦線，然後自己搗鼓了2個小時對照一些資料寫了一個程序燒了進STC89C52RC上,上電......哪有一次就成功?折騰了一陣子發現是四個I/O口引腳接得不對,改正過來後,再上電........還是不成功,仔陣檢查過硬體電路連接後發現沒有錯誤,於是我懷疑起了程序來,經研究,發現此程序並不適合此電機及連線圖,自己一時大意竟把原該輸出負脈衝的相勵磁脈衝順序變成正的了,呵呵,改了一下之後,發現可以了.電機終於會轉了...這時已是前天晚上的深夜3點多了...

由於此程序採用的是Delay函數進行延時來改變頻衝頻率的,因此我多次修改延時的確值,多次調試,發現電機無論怎麼改,轉速都很慢,最高測過只有十多轉每分鐘,我的天呀,怎麼會這麼慢,然後問一下別人,別人說有可能是電流不夠,他說最好能採用獨立電源來供電,但是由於未能找到獨立電源,因此沒有試驗過電流增大的情況,查資料說是會使力矩增大,但應該不會使電機轉得更快吧?更何況我的電機也沒有失步呀....於是我又去問另一個師兄,師兄告訴我有可能是裝了減速裝置了,後來經仔細觀察,從以下幾點可以大概推斷出電機是裝了減速裝置的:1.從圖1實物圖中可以看到電機的軸並不在圓形的正中心位置上,一般的只有經過減速裝置的電機才會這樣的;2.參數圖中給出的參數中存在一個減速比:1/16這個參數，確實證明了它是經過減速的，即：原來電機的軸轉一圈，輸出軸才轉16分之1圈。想怎麼會不慢？可惜我一開始先入為主了，以為那個「減速比」跟另外一個概念「調速比」的理解是差不多的（其實不一樣），所以在看參數圖的時候並沒有醒悟過來，現在想來感覺自己相當的不行，做技術研究的，怎麼能夠說差不多呢？1就是1，2就是2，雖說當時是處於疑惑的狀態，但歸根究底還是自己先入為主地思考問題了，慚愧......3.仔細聽一下聲音，發現電機的聲音頻率是很高的，但輸出軸的角速度卻如此的低，因此有可能是經過減速裝置的......當師兄跟我說有可能是經過減速的時候，我馬上感覺到更不對頭了.最後師兄還親身拆了這電機來證實了,真的有減速裝置...

了解了情況之後,覺得原來的程序寫得不好,於是折騰了一陣子,寫出了一個用定時器來產生脈衝的程序,而且還能利用開發板上的按鍵來改變電機的轉速和方向,並且在數碼管上進行顯示,啊,感覺51的定時器還是蠻好用的....今晚也算是有收穫的.這裡給大家共享一下官方的電機的源程序：http://www.51hei.com/ziliao/51hei-5/精準控制步進電機.rar 可點擊下載，簡單修改程序可讓電機正反轉.好像在專區還有幾個類似的程序大家自己去找吧.我自己寫的太亂就不獻醜了.

再後來去查了一下資料,發現原來步進電機的加速程序沒有我想得那麼簡單(步進電機一般都是漸漸加速至正常運行的,太高的啟動頻率會使電機無法啟動),我的想法是用線性加速的辦法,而資料論文中提出的卻是較高級的指數曲線加速的方法,還用到了轉動慣量和微積分來進行分析,哎....現在想一下,其實高數和物理在這裡還是有用的,數學和物理總是分不開的,假如想在步進電機控制這一領域做得深入,除了電路的基本知識要過硬外,數學及物理知識也跑不了的,這樣說一來就是叫自己在大學的時間裡要好好地學習高數了,可是實際上又有幾個本科的學生可以知道原來學會高數和大學物理就是可以這樣應用知識的?學校裡(特別是南醫大這種帶工科類的醫科學校)老師教的時候會和我們說的那麼詳細嗎?顯然不實際也不可能,可是大學四年時間就這樣過去了,難道我們就這樣讓時間流走嗎...

在步進電機這個小事上,我覺得,大學一兩年裡還是該把基礎知識打好的...這樣才能使自己在以後的技術職業生涯中不至於處處碰頭,最起碼到時還記得回來翻開高數的課本,找出無窮級數在哪一頁吧?

當然,能一出來就做ARM的開發或者系統底層移植及驅動開發的,是相當的不錯的了,因為那就意味著項目經驗!!!如果自己決定要往這一方面走,就必須得有所捨棄了......

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