51单片机驱动步进电机的方法(详解)

基于MCGS的51系列单片机控制步进电机的设计摘要：介绍了mcgs组态软件和80c51单片机的特点。

并以基于80c51单片机设计的步进电机控制系统为例，详细阐述了开发基于mcgs的80c51单片机驱动程序的方法和步骤，并简单介绍了80c51的程序设计，最后给出了测试情况。

在实际应用中取得了良好效果。

关键词：MCGS；单片机；步进电机1简介步进电机是实现电脉冲信号与角位移或线位移转换的开环控制电机原件。

在非超负荷的情况下，电机的转速只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转过一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制输入脉冲的频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是一种感应电机。

其工作原理是在将直流电转换为元件时，利用电子电路供电。

多相定时控制电流。

有了这个电流为步进电机供电，步进电机就可以正常工作。

司机正在开车为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

2系统总体方案本设计将系统分为上位机和下位机，以达到预期的控制效果。

下位机部分是以89C51单片机为主控核心，步进电机驱动电路为外围的控制系统。

通过单片机编程实现电机的启停、正反转和调试。

上位机监控系统由MCGS组态软件开发。

用户可以通过可视会议控制步进电机。

该系统具有操作简单、使用方便的特点。

尽管MCGS本身提供了大量的设备驱动程序，但对于特殊设备仍然没有固定的程序模块。

因此，开发人员可以使用MCGS提供的可扩展接口规范和开发工具包来开发自己的设备驱动程序组件。

在上位机中实现MCGS 与MCU之间的通信。

（1）最小系统。

89C51单片机最小系统是单片机正常运行的最小配置：它由一系列模块组成。

它包括电源模块和复位模块。

复位模块：当引脚9出现2个机器周期以上高电平时，单片机复位，程序从头开始运行。

51单片机细分驱动步进步进电机一、引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

步进电机与普通电机最大的不同就是步进电机能很好地控制电机的旋转角度。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机原理说明请参考/Article.asp?id=1699533。

大家看到配单片机学习开发板的大多是小巧的那种两相步进电机（六线、也称四相），而实际上应用最广泛的就是工业或专用设备的24V/2~4A的步进电机，这类电机则需要专门制作或购买带细分功能的步进驱动器来驱动，所以了解和学会使用这种驱动器是单片机应用的必修课。

不过无论电机大小，原理是一样的。

二、工业用步进电机典型介绍看到网上不少单片机初学者不知道如何用驱动器去驱动大的步进电机，其实并不难，笔者前不久从仓库中翻出一个BS（白山牌）的步进驱动器和步进电机一套，特用单片机控制实验示范给狼友，下面是步进电机和驱动器外观及参数图。

电机主要参数：步距角----- 1.8°（200步/1圈，即360° / 1.8° = 200）保持转矩----- 0.9N.m电压/电流----- 24V/3.0A相电阻----- 0.75Ω相电感----- 1.1mH转子惯量----- 300g.cm2步进驱动器主要参数：反应频率 ----- 200Kpps （最高）驱动电流 ----- 0.5~4A连续可调电压范围----- DC12~40V 特殊功能：双极恒流斩波方式；步进脉冲停止超过100ms 时，电机线圈自动减半。

设有12/8档等角度恒力矩细分，最高200细分。

细分数1248163264128 D0ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF D1ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF D2ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF D3无效D4ON, 双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号OFF, 单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号D5自检测开关（OFF时接收外部脉冲，ON时驱动器内部发7.5KHz脉冲）二、用单片机驱动步进电机经过测试和电路了解，此驱动器内部各信号输入端具有光耦隔离电路，而且只需10MA左右即可驱动，因此单片机I/O直接接到驱动器即可。

51单片机控制四相步进电机接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。

这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。

以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。

今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下图所示：拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)＝18度。

地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。

如果用单片机来控制此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。

通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。

所以，设计了如下电路图：C51程序代码为：代码一#include <AT89X51.h>static unsigned int count;static unsigned int endcount;void delay();void main(void){count = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1; //允许CPU中断TMOD = 0x11; //设定时器0和1为16位模式1 ET0 = 1; //定时器0中断允许TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18; //设定时每隔1ms中断一次TR0 = 1; //开始计数startrun:P1_3 = 0;P1_0 = 1;delay();P1_0 = 0;P1_1 = 1;delay();P1_1 = 0;P1_2 = 1;delay();P1_2 = 0;P1_3 = 1;delay();goto startrun;}//定时器0中断处理void timeint(void) interrupt 1{TH0=0xFC;TL0=0x18; //设定时每隔1ms中断一次count++;}void delay(){endcount=2;count=0;do{}while(count<endcount);}将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为18度。

51单片机控制四相步进电机2009年07月21日星期二 12:4451单片机控制四相步进电机2009-03-01 18:53接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。

这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。

以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。

今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下图所示：详细内容：/31907887_d.html拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)＝18度。

地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。

如果用单片机来控制此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。

通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。

所以，设计了如下电路图：C51程序代码为：代码一#include <AT89X51.h>static unsigned int count;static unsigned int endcount;void delay();void main(void){count = 0;P1_0 = 0;P1_1 = 0;P1_2 = 0;P1_3 = 0;EA = 1; //允许CPU中断TMOD = 0x11; //设定时器0和1为16位模式1ET0 = 1; //定时器0中断允许TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18; //设定时每隔1ms中断一次TR0 = 1; //开始计数startrun:P1_3 = 0;P1_0 = 1;delay();P1_0 = 0;P1_1 = 1;delay();P1_1 = 0;P1_2 = 1;delay();P1_2 = 0;P1_3 = 1;delay();goto startrun;}//定时器0中断处理void timeint(void) interrupt 1 {TH0=0xFC;TL0=0x18; //设定时每隔1ms中断一次count++;}void delay(){endcount=2;count=0;do{}while(count<endcount);}将上面的程序编译，用ISP下载线下载至单片机运行，步进电机便转动起来了，初步告捷！不过，上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制，速度和方向的控制还不够灵活，另外，由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”，步进电机的步进角度为18度。

51单片机按键控制步进电机加减速及正反转之前尝试用单片机控制42步进电机正反转，电机连接导轨实现滑台前进后退，在这里分享一下测试程序及接线图，程序部分参考网上找到的，已经实际测试过，可以实现控制功能。

所用硬件：步进电机及驱动器、STC89C52单片机、直流电源1、硬件连接图•注意：上图为共阳极接法，实际连接参考总体线路连接。

•驱动器信号端定义：PUL+：脉冲信号输入正。

( CP+ )PUL-：脉冲信号输入负。

( CP- )DIR+：电机正、反转控制正。

DIR-：电机正、反转控制负。

EN+：电机脱机控制正。

EN-：电机脱机控制负。

•电机绕组连接A+：连接电机绕组A+相。

A-：连接电机绕组A-相。

B+：连接电机绕组B+相。

B-：连接电机绕组B-相。

•电源连接VCC：电源正端“+”GND：电源负端“-”注意：DC直流范围：9-32V。

不可以超过此范围，否则会无法正常工作甚至损坏驱动器.•总体线路连接输入信号共有三路，它们是：①步进脉冲信号PUL+,PUL-；②方向电平信号DIR+，DIR-③脱机信号EN+，EN-。

输入信号接口有两种接法，可根据需要采用共阳极接法或共阴极接法。

在这里我采用的是共阴极接法：分别将PUL-，DIR-，EN-连接到控制系统的地端（接入单片机地端）；脉冲输入信号通过PUL+接入单片机（代码中给的P2^6脚），方向信号通过DIR+接入单片机（代码中给的P2^4脚），使能信号通过EN+接入（不接也可，代码中未接，置空）。

按键连接见代码，分别用5个按键控制电机启动、反转、加速、减速、正反转。

注意：接线时请断开电源，电机接线需注意不要错相，相内相间短路，以免损坏驱动器。

2、代码1.#include<reg51.h>2.#define MotorTabNum 53.unsigned char T0_NUM;4.sbit K1 = P3^5; // 启动5.sbit K2 = P3^4; // 反转6.sbit K3 = P3^3; // 加速7.sbit K4 = P3^2; // 减速8.sbit K5 = P3^1; //正反转9.10.sbit FX = P2^4; // 方向11.//sbit MotorEn = P2^5; // 使能12.sbit CLK = P2^6; // 脉冲13.14.inttable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};15.16.unsigned char g_MotorSt = 0; //17.unsigned char g_MotorDir = 0; //18.unsigned char MotorTab[7] = {12, 10, 8, 6, 4, 2,1};19.20.signed char g_MotorNum = 0;21.22.void delayms(xms);23.void mDelay(unsigned int DelayTime);24.void T0_Init();25.26.void KeyScan(void);27.28.29.30.void main(void)31.{32.T0_Init();33.// MotorEn = 0; //34.FX = 0;35.while(1)36.{37.KeyScan(); //38.}39.40.41.}42.43.void T0_Init()44.{45.TMOD = 0x01;46.TH0 = (65535-100)/256; // 1ms47.TL0 = (65535-100)%256;48.EA = 1;49.ET0 = 1;50.// TR0 = 1;51.52.}53.54.void T0_time() interrupt 155.{56.// TR0 = 0;57.TH0 = (65535-100)/256;58.TL0 = (65535-100)%256;59.T0_NUM++;60.if(T0_NUM >= MotorTab[g_MotorNum]) //61.{62.T0_NUM = 0;63.CLK=CLK^0x01; //64.}65.// TR0 = 1;66.}67.68.69.//--------------------------70.void KeyScan(void)71.{72.if(K1 == 0)73.{74.delayms(10);75.if(K1 == 0)76.{77.g_MotorSt = g_MotorSt ^ 0x01;78.// MotorEn ^= 1;79.TR0 = 1;80.FX ^= 0; //反转81.}82.}83.84.if(K2 == 0)85.{86.delayms(10); //正转87.if(K2 == 0)88.{89.g_MotorDir = g_MotorDir ^ 0x01;90.FX ^= 1; //加速91.}92.}93.94.if(K3 == 0) //95.{96.delayms(5); //加速97.if(K3 == 0)98.{99.g_MotorNum++;100.if(g_MotorNum > MotorTabNum) 101.g_MotorNum = MotorTabNum; 102.}103.}105.if(K4 == 0) //106.{107.delayms(5); // 减速108.if(K4 == 0)109.{110.g_MotorNum--;111.if(g_MotorNum < 0)112.g_MotorNum = 0;113.}114.}115.116.if(K5 == 0) //117.{118.delayms(10); // 正反转119.if(K5 == 0)120.{121.g_MotorSt = g_MotorSt ^ 0x01; 122.g_MotorDir = g_MotorDir ^ 0x01; 123.MotorEn ^= 1;124.TR0 = 1;125.while(1)126.{127.FX ^= 1; //128.delayms(90000);129.FX ^= 0; //130.delayms(90000);131.}132.}133.}135.136.void delayms(xms)//延时137.{138.unsigned int x,y;139.for(x=xms;x>0;x--)140.for(y=110;y>0;y--);141.}3、常见问题解答•控制信号高于5v一定要串联电阻，否则可能会烧坏驱动器控制接口电路。

转载51单⽚机驱动步进电机28BYJ-4851单⽚机驱动步进电机 28BYJ-48步进电机 28BYJ-48介绍和驱动及编程28BYJ-48步进电机：步进电机是⼀种将电脉冲转化为⾓位移的执⾏机构。

通俗⼀点讲：当步进驱动器接收到⼀个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的⽅向转动⼀个固定的⾓度（及步进⾓）。

您可以通过控制脉冲个来控制⾓位移量，从⽽达到准确定位的⽬的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从⽽达到调速的⽬的。

步进电机28BYJ48型四相⼋拍电机，电压为DC5V—DC12V 。

当对步进电机施加⼀系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。

每⼀个脉冲信号对应步进电机的某⼀相或两相绕组的通电状态改变⼀次，也就对应转⼦转过⼀定的⾓度（⼀个步距⾓）。

当通电状态的改变完成⼀个循环时，转⼦转过⼀个齿距。

四相步进电机可以在不同的通电⽅式下运⾏，常见的通电⽅式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A 。

），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。

），⼋拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A 。

）红线接电源5V ，橙⾊电线接P1.3⼝，黄⾊电线接P1.2⼝，粉⾊电线接P1.1⼝，蓝⾊接P1.0⼝。

由于单⽚机接⼝信号不够⼤需要通过ULN2003放⼤再连接到相应的电机接⼝，如下：橙黄 粉蓝⼗六制（P1⼝） 10 0 0 0x08 11 0 0 0x0c 01 0 0 0x04 01 1 0 0x06 00 1 0 0x02 00 1 1 0x03 00 0 1 0x01 10 0 1 0x09顺序刚好相反所以可以定义旋转相序uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆时钟旋转相序表uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正时钟旋转相序表C 语⾔代码：#include<AT89X52.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆时钟旋转相序表 uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正时钟旋转相序表sbit K1=P3^2; //反转按键 sbit K2=P3^3; //正转按键 sbit K3=P3^4; //停⽌按键 sbit FMQ=P3^6; // 蜂鸣器void delaynms(uint aa){ uchar bb; while(aa--) { for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms 基准延时程序 { ; } } }void delay500us(void){ int j; for(j=0;j<57;j++) { ; }}void beep(void){ uchart; for(t=0;t<100;t++) { delay500us(); FMQ=!FMQ; //产⽣脉冲 } FMQ=1; //关闭蜂鸣器}void motor_ccw(void){ uchar i,j; for(j=0;j<8;j++) //电机旋转⼀周，不是外⾯所看到的⼀周，是⾥⾯的传动轮转了⼀周 { if(K3==0) { break; //如果K3按下，退出此循环 } for(i=0;i<8;i++) //旋转45度 { P1=CCW[i]; delaynms(10); //调节转速 } }}void motor_cw(void){ uchar i,j; for(j=0;j<8;j++) { if(K3==0) { break; //如果K3按下，退出此循环 } for(i=0;i<8;i++) //旋转45度 { P1=CW[i]; delaynms(2); //调节转速 } }}void main(void){ uchar r; uchar N=64; //因为步进电机是减速步进电机，减速⽐的1/64 ， //所以N=64时，步进电机主轴转⼀圈 while(1) { if(K1==0) { beep(); for(r=0;r<N;r++) { motor_ccw(); //电机逆转 if(K3==0) { beep(); break; } } } elseif(K2==0) { beep(); for(r=0;r<N;r++) { motor_cw(); //电机反转 if(K3==0) { beep(); break; } } } else P1=0xf0; //电机停⽌ }}附：步进电机⼩知识（转）1.什么是步进电机?步进电机是⼀种将电脉冲转化为⾓位移的执⾏机构。