步进电机控制上的单片机应用

      1. 历史背景       步进电机的控制，目前有很多种方法，PLC，运动控制卡，PC，单片机。用单片机控 制步进电机成本低，保密性高，专用型强。做好足够的保密措施，产品相对于其他方式不容 易被人模仿。所以基于单片机的运动控制方案在领域内也占有一席之地。       2. 控制原理       步进电机驱动器接收脉冲信号，每接收一个跳变沿驱动步进电机走一个步距角。一般都 是脉冲和方向信号，脉冲信号控制电机的运行距离，方向信号控制电机的旋转方向。单片机 的两个I/O 口一个用来产生脉冲信号，一个产生方向信号。步进电机的转速和脉冲频率成正 比。       3.软件说明       单片机都含有定时器，可以根据精确计时。本案例使用AVR 单片机内置的16位定时器 来精确定时，控制脉冲跳变沿的间隔时间。同时在定时器中断处理程序中进行位置计算，如 果达到设定值立即停止发脉冲。通过串口更新LCD 显示器的显示信息，定时扫描键盘。       注意事项：       1 、中断时间非常宝贵，尽量减少占用时间。本例只在中断中进行加减和比较运算，并 且计算出这些运算所消耗的时间，从而修正定时器，使发出的脉冲频率更加精准，稳定。如 使用16M 的晶振，定时器的最小单位是1/16 us.如果脉冲频率在100KHz 以下，频率误差完全 可以控制在0.625%以下。以常用的三相步进电机为例，在10000步/转的细分情况下，可以控 制电机最高转速达到600rpm.这个转速基本上满足大部分的控制需求。如果需要更高的转速， 可以降低细分设置。       2 、步进电机和驱动器之间是开环控制，有可能出现丢步现象，必须尽量避免。采用多 段加速的办法可以降低加速度从而减小输出扭力，可以有效解决丢步现象。段数越多，电机 加速越平滑。在转速低的场合，甚至可以逐步调节频率，这是转速变化是最平滑的。当然分 段会占用更多的中断时间，降低所能产生的最高频率，根据不同的单片机，应该视其性能灵 活选择。       3 、有的单片机如AVR，其中的定时器有CTC 功能，定时器发生匹配事件时自动更新 输出脚状态，非常适合发出频率可变的脉冲。不占用中断时间，无疑是最佳选择。