应用AT89C52的步进电动机多轴运动控制

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& h' G  o$ |; S; t2 s摘要:随着微型计算机和微电子技术的发展,利用单片机组成控制系统成为主流,步进电动机因其独特的性能而获得广
( I( H- A) E" D) ^& R# {/ i泛的应用。研究利用AT89C52单片机在不加定位卡等外在条件下同时控制多个步进电动机,研究结果已应用于生产实
践,效果良好。
. h" X9 J5 M5 {关键词:单片机;多轴运动;步进电动机
0引言
步进电动机的最大特点是:可直接接受数字控制
9 H; Q' t$ z8 C3 E% Z, _" N信号(电脉冲信号),并转化成与之相对应的角位移或
1 R# P: Q1 S" _直线位移,因而本身就是-一个完成数字/模拟转换的
执行元件。与其他控制方式相比,价格低控制易,因
此,步进电动机广泛应用于数控机床、机器人遥控和
航天等领域,特别是微型计算机和微电子技术的发
1 k% l: m- p3 ?* ^+ A2 s0 Q* y展,使步进电动机获得了更为广泛的应用。
% s- w: s7 j9 J7 ~: @* R1电控 系统的结构
( H) B. z& t) g4 M' P! H步进电动机的电控系统主要由单片机最小系统
  [9 d1 ]- L5 _" Q& `0 ^8 R以及外部接口扩展等电路组成。
' w) L" m$ }! z, w2 X单片机最小系统是整个系统的核心部分,完成对
. q# Y( ^+ z& y  g  @; G5 K" ~整个系统元器件的控制或响应,并进行逻辑运算和数
据处理。它由单片机AT89C52、看门狗MAX813L、晶
振并行扩展接口8155、锁存器74LS373、静态存储器
SRAM62256以及相关的滤波电容及上拉电阻等
组成。
1.1 单片机最小系统的组成
单片机最小系统的组成如图1所示。
8 {4 u, a& I8 q) g; m
3 b$ Q4 @# ]% S% S" `" c1)微控制器选用ATMEL公司的AT89C52,内含
8k的存储器EEPROM，省去外接只读存储器ROM。
2)I/0扩展:由于P0、P2口作为数据、地址总线
用,P3口作为第二功能使用,V0口只有P1口,显然
+ {' [* q9 h+ y3 {0 r. o  N0 q# I不够,故选用8155接口进行扩展。
3)复位电路:看门狗选用MAX813L。当系统正常
运行时,设置可掉电保护的观测单元，在定时喂狗的
7 b; A: H+ X& W9 O! W! q% @6 ?中断服务程序中使该观测单元保持正常值。而在主
程序中,将该单元清零。因观测单元掉电可保护，则
开机时,通过检测该单元是否为正常值即可判断是否
看门狗复位。
4 b- _, n1 O1 x; k4)数据存储电路:选用SRAM62256或者非易失
性存储器NVRAM-HK1235-7(与62256完全兼容)。
8 L) C/ ~( v* M9 n# r# z1.2 接口电路的组成
接口电路的组成如图2所示。
1) EN,、EN2、EN3为步进电动机的使能口，
* h  A5 G, h& h! g9 Z, l% jPULSE;、PULSE,、PULSE,为AT89C52发出的频率信
* a: O2 B, N% w# m! x8 ^! n号,用于控制三个步进电动机。
% {$ e6 `  j: Y0 s5 j4 Z2)如果电动机需要正反转,可以在PA0、PA1、PA2
4 c5 T1 h8 I  T/ [9 w  S; ~加上方向信号,如果需要不同的处理信号,利用以上
办法同样可以得到。
5 `$ D( S+ E0 k' Z5 B
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微控制器选用ATMEL公司的AT89C52