¿Alguien sabe cómo controlar motores paso a paso basados en una microcomputadora de un solo chip? Mi tesis de graduación. Si lo entienden, díganme algunas palabras... Gracias...
Sistema de control de motor paso a paso basado en microcomputadora de un solo chip
Resumen: este artículo analiza el sistema de control de motor paso a paso con una computadora de un solo chip AT89C51 como controlador. El contenido incluye principalmente el hardware. componentes del sistema análisis detallado del proceso de operación del motor paso a paso, comunicación serial entre la PC y el microcontrolador AT89C51, y diagrama de flujo del programa de control del microcontrolador AT89C51 para el motor paso a paso, etc.
Palabras clave: microcontrolador; comunicación; motor paso a paso
1 Introducción
El nivel es TTL Para obtener señales de transmisión consistentes, es necesario utilizarlo. Conversión plana eléctrica
En la era eléctrica actual, los motores eléctricos siempre han jugado un papel importante en la producción y la vida modernas
El chip MAX485. El microcontrolador AT89C51 se selecciona según las necesidades reales, pero debido a su número
desempeña un papel muy importante. Ya sea en la producción industrial y agrícola o en la vida diaria, el área de almacenamiento de datos solo tiene 256 unidades y es necesario ampliar la memoria de datos fuera del chip a 6264. Además
Los aparatos eléctricos utilizan una gran cantidad de motores eléctricos diferentes. Por lo tanto, es cada vez más importante utilizar el distribuidor de impulsos CH250 para controlar el motor y realizar la conmutación de potencia o el control de impulsos del motor paso a paso mediante el microordenador de un solo chip. El desarrollo de la tecnología de control de motores está impulsado por la tecnología microelectrónica. El aislamiento eléctrico entre los motores paso a paso y los microcontroladores se logra mediante el acoplador fotoeléctrico 4N25, tecnología de electrónica de potencia y tecnología de sensores, tecnología de materiales de imanes permanentes y tecnología de control automático. p>Separación, debido a la capacidad de conducción limitada del microcontrolador en sí, es necesario utilizar un circuito de conducción especializado
Los últimos logros en desarrollo de la tecnología de aplicaciones de microcomputadoras. Son estos avances tecnológicos los que permiten que el motor controle el accionamiento de voltaje único para lograr amplificación de potencia, proporcionando así una corriente suficientemente grande para el motor.
La tecnología de fabricación ha experimentado enormes cambios en las últimas dos décadas. Entre ellos, el diagrama de bloques de hardware general del control del motor
se muestra en la Figura 1:
La parte de control ha dado paso gradualmente al control por microprocesador basado en microcontroladores de control analógico.
Este artículo utiliza una combinación de hardware y software para realizar el control de movimiento del motor paso a paso mediante una microcomputadora de un solo chip.
2 Parte de hardware
[2]
La comunicación serie entre el PC y el microcontrolador AT89C51 es de hacia adelante en hardware
Convertidor ATC-106 y chip de conversión de nivel MAX485 para completar. Dado que la PC
Figura 1 Diagrama de bloques de hardware general
adopta el estándar de interfaz RS-232C, de acuerdo con los requisitos del proyecto y la situación real en producción
es necesario utilizar RS-485 con una larga distancia de transmisión, por lo que es necesario utilizar RS-232C
Parte del software 3
Fecha de recepción: 2007-05-18
La comunicación serial asíncrona entre la PC y el microcontrolador se realiza a través de software. La PC usa el método de consulta para enviar y recibir datos, y el microcontrolador usa el método de interrupción para recibir la PC T: el tiempo que tarda el motor paso a paso en ejecutar el paso +1
N
1 N
1
1
La información transmitida para determinar la dirección de rotación del motor paso a paso y el número total de pulsos; , el número requerido de pasos para que cada paso se ejecute a una velocidad constante. El tiempo
El método de retardo del software se utiliza para controlar la distribución de pulsos, controlando así todo el funcionamiento del motor paso a paso. El método se utiliza para controlar el tiempo en que el microcontrolador envía pulsos al proceso. La velocidad de funcionamiento del motor paso a paso se cambia cambiando la frecuencia del pulso.
En la etapa de aceleración uniforme del motor paso a paso, solo es necesario presionar el tiempo requerido para cada paso del motor
3.1 Análisis del funcionamiento del motor paso a paso
[4 ]
Simplemente llame a la subrutina de retraso. Según
la aceleración y desaceleración del motor paso a paso debe tener requisitos de control estrictos, es decir, garantizar que esté dentro de
-VV
1-
ii
Sin perder el paso ni sobrepasarse, utiliza la velocidad más rápida y el menor tiempo para moverte a la posición designada
=a
(6)
TT
1-
ii
Posición. Este diseño requiere la velocidad del motor paso a paso para funcionar como se muestra en la Figura 2.
—— La velocidad del motor paso a paso al dar el i-ésimo paso durante la etapa de operación de aceleración uniforme
V
i
—— Paso El tiempo que le toma al motor dar el i-ésimo paso en la etapa de operación de aceleración uniforme
T
i
Debido a que el paso el motor da el último paso en la etapa de operación de aceleración uniforme. La velocidad
es la misma que la velocidad V cuando funciona a velocidad constante
V
N
1
L
p>L
＝V= Y porque = sustituirlo en
＝
y
V V
V
V
N
1 N
1
1
1-i
i
T
T
i
1-i
(2-6)
TLTL
-
1-ii
Completado
a＝
TT
-
1ii
2
2
+
+ (7)
TaT
0=LT
TaTL
( )
-
1-ii
i
1- ii
Figura 2 Proceso de operación del motor paso a paso
p>Se puede obtener llamando a una función de raíz cuadrada a través del software
Primero sea i＝
N
1
Se puede ver en la figura que las magnitudes de aceleración y desaceleración de la etapa de aceleración uniforme y la etapa de desaceleración uniforme
Espere hasta, T , para que se pueda obtener la uniformidad del motor paso a paso
,
,
T
1
T
T
T
2
1-N
3-N
2-N
1
1
1
Las mismas direcciones opuestas, la misma aceleración y el tiempo de desaceleración, por lo que sólo necesitas calcular los pasos dados en la fase de aceleración.
El tiempo que tarda cada paso desde parado en la fase de aceleración. Puedes saber el número de pasos dados al desacelerar contando la velocidad del motor. Los dos son iguales. El proceso de cálculo es el siguiente:
El número total de pasos dados durante el proceso, es decir, el número de pulsos, es arrancar el motor paso a paso desde el reposo
N
1
En primer lugar, la velocidad V cuando se corre a velocidad constante la establece el usuario, por lo que es una velocidad.
Cada vez que das un paso en la fase de aceleración uniforme, el número total de pasos en la fase de aceleración se reduce en 1. Retraso del software
Cantidad conocida.
La aceleración a, la distancia L recorrida por un pulso y los pasos dados durante toda la operación se utilizan para controlar el tiempo necesario para cada paso. El tiempo de retraso en la fase de aceleración es gradualmente
El número,. es decir, el número total de impulsos P, también es un valor dado. La dirección de carrera se basa en los requisitos del usuario
, proceda de esta manera
,
hasta que, ,
se acorte, en orden,
T
T
T
T
T
T
p>1
3-N
2
2-N
1
N
1-N
1
1
1
Determinado por software.
Se pasa hasta =0, finaliza el proceso de aceleración y se entra en la fase de funcionamiento a velocidad constante. Motor paso a paso
N
1
Luego calcule el tiempo de funcionamiento del motor paso a paso
N
En constante El número total de pasos dados durante el proceso de velocidad es: a partir de la operación de velocidad constante, el motor da un paso cada vez
3
- se utiliza cuando el motor paso a paso está funcionando con aceleración uniforme
Según
t
atV =
1 1
paso, el número total de pasos a velocidad constante se reduce en 1, porque la velocidad constante Cuando se ejecuta a alta velocidad, el tiempo necesario para cada paso es el mismo
tiempo
, por lo que el tiempo de retraso del software es hasta que el número total de pasos a velocidad constante se reduce a 0. Constant
T
V
1 N
1
puede calcular t =
(1)
1
a
El proceso de aceleración finaliza y entra en la etapa de operación de desaceleración. Dado que el proceso de operación de desaceleración uniforme es aceleración
Dado que las aceleraciones en la etapa de aceleración uniforme y en la etapa de desaceleración uniforme son las mismas, el proceso inverso del proceso uniforme
es el de la etapa de operación de aceleración uniforme, el paso El número total de pasos dados por el motor es
t
El tiempo t usado en la fase de operación de aceleración es el mismo que el tiempo usado en la operación de desaceleración uniforme
2
2
p>1
, y =N, cada vez que el motor da un paso durante En la etapa de desaceleración, el número total de pasos de desaceleración disminuye en 1,
N
N
1
1
2
2
2
en
. Debido a que corre con aceleración uniforme, S =
es lo mismo, es decir, t =
, de a y t
t
1
1
1
2
2
El tiempo de retraso del software se normaliza gradualmente , ,
, , recto
T
T
T T
N
1-N
2-N 3-N
1
1
1 1
Encuentre la distancia total recorrida por el motor paso a paso durante la fase de operación de aceleración uniforme. De
2
a,, el número total de pasos de desaceleración se reduce a 0, la desaceleración. El proceso finaliza y el motor deja de funcionar.
T
S
T
a las
21
2 p>
1
1
N
＝
(2)
＝
1
L
L 3.2 Diseño de software de comunicación
El número total de pasos dados por el motor paso a paso durante la aceleración uniforme Se puede encontrar la fase de operación, es decir, Pulse
[5]
El programa de comunicación en serie entre la PC y AT89C51 consta de dos partes: un número de pieza
. Dado que la etapa de operación de desaceleración uniforme del motor paso a paso es la inversa de la etapa de operación de aceleración uniforme, es el programa de comunicación de la PC y la otra parte es el programa de comunicación del AT89C51. proceso de máquina PC
, por lo que el número de pasos dados durante la etapa de operación de desaceleración uniforme
es el mismo que el número de pasos dados durante la etapa de operación de aceleración uniforme
N
2
Al enviar, el microcontrolador AT89C51 debe recibir; cuando la PC recibe, el número de pasos del microcontrolador AT89C51 es el mismo; , es decir = , el paso se puede calcular a partir de P y Electricidad
N N N
N N
1
1
2
1 2
La máquina definitivamente lo enviará. Y los caracteres correspondientes enviados y recibidos deben ser los mismos, de lo contrario no se puede lograr
El número total de pasos dados por el motor en la etapa de funcionamiento uniforme, es decir, el número de pulsos es, es decir ,
N
3
Objetivo de la comunicación normal. La PC diseñada esta vez utiliza lenguaje ensamblador 8086/8088
N
=P- - =P-2 (3)
N
N
N 1
3 1
2
Escribir, el lado del microcontrolador AT89C51 está escrito en lenguaje MCS-51. Para garantizar la confiabilidad de los datos
tiempo requerido para cada paso cuando el motor paso a paso funciona a velocidad constante, es decir, el tiempo requerido para cada pulso
, la comunicación El protocolo se formula de la siguiente manera:
El tiempo es el mismo, según
① la PC y el microcontrolador AT89C51 pueden enviar y recibir
L
(4)
V=
② La velocidad en baudios de comunicación entre la PC y el microcontrolador AT89C51 es de 9600 bps, usando
T
1 N
1
L
(5)
Por lo tanto
T
=
usado La frecuencia del oscilador de cristal es de 24 MHZ, el temporizador T1 funciona en modo 2, configuración SMOD