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單片機在步進電機控制中的應用

1.歷史背景
    步進電機的控制，目前有很多種方法，PLC，運動控制卡，PC，單片機。用單片機控制步進電機成本低，保密性高，專用型強。做好足夠的保密措施，產品相對于其他方式不容易被人模仿。所以基于單片機的運動控制方案在領域內也占有一席之地。

2.控制原理
    步進電機驅動器接收脈沖信號，每接收一個跳變沿驅動步進電機走一個步距角。一般都是脈沖和方向信號，脈沖信號控制電機的運行距離，方向信號控制電機的旋轉方向。單片機的兩個I/O口一個用來產生脈沖信號，一個產生方向信號。步進電機的轉速和脈沖頻率成正比。

3.硬件構成

1.軟件說明
    單片機都含有定時器，可以根據精確計時。本案例使用AVR單片機內置的16位定時器來精確定時，控制脈沖跳變沿的間隔時間。同時在定時器中斷處理程序中進行位置計算，如果達到設定值立即停止發脈沖。通過串口更新LCD顯示器的顯示信息，定時掃描鍵盤。

    注意事項：
    1、中斷時間非常寶貴，盡量減少占用時間。本例只在中斷中進行加減和比較運算，并且計算出這些運算所消耗的時間，從而修正定時器，使發出的脈沖頻率更加精準，穩定。如使用16M的晶振，定時器的最小單位是1/16 us.如果脈沖頻率在100KHz以下，頻率誤差完全可以控制在0.625%以下。以常用的三相步進電機為例，在10000步/轉的細分情況下，可以控制電機最高轉速達到600rpm.這個轉速基本上滿足大部分的控制需求。如果需要更高的轉速，可以降低細分設置。

    2、步進電機和驅動器之間是開環控制，有可能出現丟步現象，必須盡量避免。采用多段加速的辦法可以降低加速度從而減小輸出扭力，可以有效解決丟步現象。段數越多，電機加速越平滑。在轉速低的場合，甚至可以逐步調節頻率，這是轉速變化是最平滑的。當然分段會占用更多的中斷時間，降低所能產生的最高頻率，根據不同的單片機，應該視其性能靈活選擇。

    3、有的單片機如AVR，其中的定時器有CTC功能，定時器發生匹配事件時自動更新輸出腳狀態，非常適合發出頻率可變的脈沖。不占用中斷時間，無疑是最佳選擇。

2.實際產品

狀　態：離線

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