基于嵌入式單片機的步進電機控制系統設計的分析

陳曉紅

摘 要：單片機作為步進電機控制系統的中心部分，完成步進電機的硬件電路設計，進而實現步進電機的系統控制，實現智能化控制，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設計進行分析和研究，以期為界內相關人士提供相關的參考資料，為提高步進電機的工作效率奠定堅實的基礎。

關鍵詞：嵌入式單片機；步進電機控制；系統設計

1 前言

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

2 單片機的步進電機控制系統硬件設計

2.1 單片機設計

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部的8KBRAM和116KBFlash來實現，P1和P2端口則通過步進電機的工作過程中的按鈕狀態，正確判斷其是否能夠轉化服務程序，改變工作狀態；而USART模塊則是實現單片機和PC機工作間的通信，進而實現其對步進機的數字化控制；電源管理模塊則給步進機工作提供穩定的電壓，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的分配器提供時間，當啟動USART時，則啟用晶振，對其進行時間設置。

2.2 LED和鍵盤設計

為了能夠實現人與機器的對話，單片機的步進電機控制系統設計了3*4鍵盤以及4*8LED數碼管，人們可以直接對其進行控制。該系統通電后，通過鍵盤輸入控制步進機的運轉、啟動以及轉動方向等，由LED管動態清晰顯示步進機的轉向以及轉速。器件8279能夠控制系統鍵盤的輸入以及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，避免事故的發生。（下圖為LED和鍵盤模塊）

2.3 放大和驅動設計

邏輯轉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、控制以及時鐘設置等部分組成，所有的輸入端都設置有秘制的電路，進而提高抗外界干擾的能力。PMM8713輸出能夠接受功率驅動電路，其通過驅動器，輸出最大的工作電流，以滿足電機工作的需求。單片機通過調節相關端口的脈沖信號，控制步進機的運行狀態、運轉方向以及運轉速度等。

3 單片機的步進電機控制系統軟件設計

3.1 單片機程序設計

通過中斷脈沖信號，計算步進電機的運轉步數以及圈數，并對其進行記錄；實現對步進電機運轉速速的控制；采用端口的中斷程序關閉其相關程序，將電機控制在停機狀態；通過中斷電機的開啟部位，將其轉換到運行狀態，實現電機的運行；PMM8713的U和D端口通過輸出高電平，達到控制步進電機運轉方向的目的；8279將其接口與自身的8個數據連接口進行連接，當單片機運行到鍵盤部位時，采用相關端口中斷其工作狀態，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，明確其運轉的速度以及方向。

3.2 PC上位機設計

設計PC上位機的主要目的就是控制步進電機，利用單片機中相關部位，實現人與機的對話，其利用單片機發出執行命令，實現對步進電機的有效控制。其中，單片機接受的執行命令會存儲在相關軟件中，其與儲存在片內的Flash的相關地址進行比較，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，應該對晶振中的USART模塊進行設置，其相關的控制軟件由VB6.0對其進行編寫，采用MSComm軟件實現實時通訊。

4 結語

電機控制系統利用單片機實現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方向。云狀速度以及工作狀態等，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，使該系統在環境惡劣的情況下運行，確保人員的安全狀態；此外，該系統還具有使用范圍廣、操作簡單、成本低廉、實用性強等優勢，被廣泛的應用在實際生活的各大領域中，并能夠發揮其獨特地作用，進而提高步進電機的工作效率，創造經濟效益。

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