模块详解

1.步进电动机控制电路

“POSITIVE”键控制步进电动机正转一下和连续正转，“NEGATIVE”键控制步进电动机反转一下和连续反转。当键被按下时，P0.0和P0.1输入低电平；键没有被按下时，上拉电阻和按钮两端并联的反向二极管使P0.0和P0.1输入稳定、可靠的高电平。图3-2所示为步进电动机控制电路。

图3-2　步进电动机控制电路

2.步进电动机驱动电路

步进电动机驱动电路如图3-3所示。ULN2003A是集成达林顿管IC，其内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。ULN2003A是一个非门电路，包含7个单元，每个单元的驱动电流最大可达350mA。ULN2003A是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中，可直接驱动继电器等负载。如图3-3所示，达林顿管的1B、2B、3B、4B分别接单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3，单片机编程输出环形脉冲电流，通过达林顿管放大，使放大后的脉冲电流1C、2C、3C、4C接步进电动机的两相励磁线圈来驱动步进电动机。

图3-3　步进2电2动机驱动电路

3.步进电动机驱动原理

本设计采用的步进电动机为5线式，其控制方式为以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以20个励磁信号计算，则每个励磁信号前进18°，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。本设计采用的步进电动机驱动方法为半步励磁，又称1～2相励磁。这种励磁方法为每一个瞬间有一个线圈和两个线圈交替导通。因分辨率提高且运转平滑，每旋转一圈有64个励磁信号，故步距角是5.625°。若以1～2相励磁法控制步进电动机正转，则其励磁顺序如表3-1所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

表3-1　正转励磁顺序：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A

当“POSITIVE”键被按下时，单片机的P2.3口到P2.0口按正向励磁顺序A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A输出电脉冲，电动机正转；当“NEGATIVE”键被按下时，单片机的P2.3口到P2.0口按反向励磁顺序A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A输出电脉冲，电动机反转。

4.单片机外围电路

单片机外围电路如图3-4所示。其外围电路包括晶振电路和复位电路。复位电路采用上拉电解电容上电复位电路。本设计采用的是HMOS型MCS-51的振荡电路，当外接晶振时，C1和C2的值通常选择30pF。在设计印制电路板时，晶体和电容应尽可能安装在单片机附近，以减小寄生电容，保证振荡器稳定和可靠地工作。单片机晶振采用12MHz。

单片机工作时，当外接控制电路“POSITIVE”键被按下时，单片机编程使P2.3口到P2.0口按正向励磁顺序A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A输出电脉冲，电动机正转；当“NEGATIVE”键被按下时，单片机编程使P2.3口到P2.0口按反向励磁顺序A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A输出电脉冲，电动机反转。