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51单片机PWM细分控制步进电机的研究初稿

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51单片机PWM细分控制步进电机的研究初稿（原创） PWM, 步进电机, 单片机, 初稿, 研究 为什么要PWM细分呢？因为这样可以是步进电机运行平稳、减小噪音、增大转速（MAX的）、 增加力矩……为什么要强调是51单片机呢？因为51单片机没有硬件PWM模块，所以只能软件模拟了…… 研究这玩意儿，我走了许多弯路，看了许多文献，最后发现，尽信书不如无书……就用28系列4相5线电机来说吧。 整步驱动（四相四拍）时序为： A相 B相 C相 D相 1拍 1 0 0 0 2拍 0 1 0 0 3拍 0 0 1 0 4拍 0 0 0 1 我想没人用这样的方式来驱动吧，这震动也太大了。 2细分驱动（四相八拍）时序为： A相 B相 C相 D相 1拍 1 0 0 0 2拍 1 1 0 0 3拍 0 1 0 0 4拍 0 1 1 0 5拍 0 0 1 0 6拍 0 0 1 1 7拍 0 0 0 1 8拍 1 0 0 1 不需要PWM，我想用着方式驱动的人最多吧。 PWM6细分驱动（四相24拍）时序为： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A相 1 0.97 0.87 0.70 0.50 0.26 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.26 0.50 0.70 0.87 0.97 B相 0 0.26 0.50 0.70 0.87 0.97 1 0.97 0.87 0.70 0.50 0.26 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C相 0 0 0 0 0 0 0 0.26 0.50 0.70 0.87 0.97 1 0.97 0.87 0.70 0.50 0.26 0 0 0 0 0 0 D相 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.26 0.50 0.70 0.87 0.97 1 0.97 0.87 0.70 0.50 0.26 其中的0.97、0.87、0.70、0.50、0.26分别是COS15°、COS30°、COS45°、COS60°和COS75°的近似值。 根据我参看的那些专门研究步进电机的大佬们的论文，他们说步进电机中所有线圈中同一时间电流和为0，就是说我上面的那个时序图中凡是数值为0的地方，其实是应该有相应的负值或零值存在的，使得每一拍四相线圈数值加起来为0，但我就想不通了，要是这样，那怎么使得每相线圈中电流既能正着流，又能反着流？好像我的ULN2003驱动板没这功能吧！所以我采用笨办法，把凡是负数的地方全改为了0，管他的！可能这也是使我用此时序驱动电机不理想的原因吧……最后通过不断试验发现，以此时序驱动电机，震动大、噪音强、转速慢还外加力矩小，一无是处，连4相8拍都不如，真是欲哭无泪…… 通过分析4相24拍和4相8拍的时序图，我发现，4相8拍方式下磁力矩的大小的和最小为1，最大为1.414，在半步处！而4相24拍的磁力矩的大小的和最小为1，最大为1.183，也在半步处，难怪了，半步时，转子的小齿离两通电线圈是最远的，此时磁力矩大小和不如4相8拍，那么力矩肯定也就没4相8拍的大了 …… 所以我重新更新后的时序为： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A相 1 1 1 1 0.57 0.27 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.27 0.57 1 1 1 B相 0 0.27 0.57 1 1 1 1 1 1 1 0.57 0.27 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C相 0 0 0 0 0 0 0 0.27 0.57 1 1 1 1 1 1 1 0.57 0.27 0 0 0 0 0 0 D相 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.27 0.57 1 1 1 1 1 1 1 0.57 0.27 使用这一时序后，终于让我体会到了细分的优越，和4相8拍比起来振动小了，力矩大了。 在PWM的每个周期中，肯定是时序图中数值大的线圈先通电，然后才是小的，一个周期结束后，所有线圈断电。所以得建立一个描述每拍中是哪一个相（线圈）先通电，哪一个相后通电的数组，以上面的时序图为准，建立的数组为：

djsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3}; //djsx[2][24]中的第一维储存的的就是先通电的线圈的相数，第二维是拍数 时序图中每一相后的众多数字，可以看成是其在某一拍中需要通电的时间，分析发现，其是有规律的，每隔6拍重复出现一次，由于先通电的都是在每一拍中要一直通电，所以用数组表式剩下某相在某一拍中通电起始时间和通电的时间： ys[2][5]={1-0.27,1-0.57,1-1,1-0.57,1-0.27,0.27,0.57,1,0.57,0.27}={0.73,0.43,0,0.43,0.73,0.27,0.57,1,0.57,0.27}; 当51单片机工作在65.536MHz时，每微秒5.461个机器周期，PWM频率为5000Hz时，每周期200微秒，也就是说每周期1092个机器周期，所以ys数组变换为： ys[2][5]={797,470,0,470,797,295,622,1092,622,295}; 由于51的定时器分为TH和TL，并且是每机器周期加1，直到溢出中断，所以ys数组得再加一维，分别用来贮存TL和TH，所以变换为： ys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254}; 程序源代码为： #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

uchar code djsx[2][24]={0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,0,0,3,1,1,1,0,0,0,2,2,2,1,1,1,3,3,3,2,2,2,0,0,0,3,3}; uchar code ys[2][5][2]={224,252,47,254,255,255,47,254,224,252,218,254,137,253,187,251,137,253,218,254}; uchar code pout[4]={1,2,4,8}; char count,count_x,count_b,bs=0; char xzbs=1; //正转为1，倒转为-1 uchar xzsd=6; //我的28电机测试最小为6，此数值越小，转速越快

void Time0_Init() { TMOD=0x01; IE=0x82; TH0=0xff; TL0=0xbd; TR0=1; }

void Time0_Int() interrupt 1 { switch(bs) { case 0: if(count_x==0) { TL0=187; TH0=251; P1=pout[djsx[0][count_b*6]]; count++; break; } if(count_x!=3) { TL0=ys[0][count_x-1][0]; TH0=ys[0][count_x-1][1]; P1=pout[djsx[0][count_b*6+count_x]]; bs=1; break; } P1=pout[djsx[0][count_b*6+3]]; case 1: TL0=ys[1][count_x-1][0]; TH0=ys[1][count_x-1][1]; P1=P1+pout[djsx[1][count_b*6+count_x]]; bs=0; count++; } if(bs==0) { if(count==xzsd) { count=0; count_x=count_x+xzbs; } if(count_x==6) { count_x=0; count_b++; } if(count_x==-1) { count_x=5; count_b--; } if(count_b==4)count_b=0; if(count_b==-1)count_b=3; } }

void main() { P1=0; Time0_Init(); while(1); }

回复： 1、 楼主的水平佩服；不过为什么不用avr呢 有硬件pwm timer1 还是16位的；不够有点疑问 细分驱动要求通过绕组的电流是正弦的 一般是使用斩波驱动保持内部电流的正弦变化 楼主的方法只是让pwm 是正弦变化。推荐使用专用步进驱动芯片吧 比pwm 性能要好的多 而且没有驱动桥的麻烦。 2、 呵呵，确实51来稿PWM有点吃力呀，不过我现在买了STC12系列，带两个PWM模块，正在练手中……另外，斩波驱动对于PWM不是必须的吧，因为电机线圈和驱动电路构成了一RL电路，他有着阻滞电流变化的特性（这让我想起了高中时物理老师做的那实验，把一开关、线圈和灯泡串联起来然后再并接一电阻最后接上电源，结果闭合开关，灯泡是慢慢亮起来的，而接着再打开开关，小灯泡就猛地一闪……美国国家点火装置用的就是这一原理，不过他们用来蓄能的是电容，跑题了……），通过快速的调节通电与断电的时间（即所谓的调节占空比），使的电流能够波动的保持在某一中间值上。通过查看一些文献，在简单的应用中，可以将占空比与流经线圈的电流关系看作是线性的！不过前提是PWM频率要快，一般都是在20KHz以上，51就算了…… 如果是精确控制，现在流行的方法是测量电机绕组的过零电动势，从而间接地判断出电机转子的当前位置，从而得以精确控制。不过这需要外围电路和A/D转换的支持，对CPU的速度也有很高的要求……另外地方法就是需要电机中安装霍尔元件了，这样的电机我还没见到过，所以也不好说…… 3、 使用专用的驱动芯片，实现了步进电机的闭环控制，控制效果与CPU占用率自然就好，但成本高。使用开环控制，效果虽然没有闭环的好，但是也差强人意，比不细分要强，而且现在的单片机普遍带有硬件PWM模块，所以也不存在CPU占用率问题（51就一边呆着吧……），成本低呀。我的方法用51单片机来实现确实有点不太现实，毕竟初步估算这将占用CPU起码50%以上的资源。不过不是说这开环控制的方法就不现实，网上这样使用开环控制的实例比比皆是，不然硬件产商干吗只往单片机中加PWM模块，而不是加入整个闭环控制模块呢？我并不是学这个的（可以说我学的和这一点关系也没有），搞这个仅仅凭的是兴趣，所以我也不知道我的方法是对是错，但是只要自己搞的高兴，效果不错，我想就没什么问题吧！呵呵 4、

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基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计

基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计

基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计
随着社会的发展，直流电机作为机械设备中重要的驱动件，已经被越来越多的应用起来，而PWM（脉冲宽度调制）技术是控制直流电机转速的有效方法。

本文介绍了一种基于
51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计，该调速系统可以实现对直流电机的转速调节。

首先，本文详细描述了该调速系统的硬件结构，包括51系列单片机控制器，PWM模块，旋转编码器，按键，LED指示灯，直流电机等构成组件。

其中，51系列单片机控制器负责
信号的采集和处理，PWM模块负责调节直流电机的转速，旋转编码器负责实时测量直流电
机的转速，按键和LED指示灯则用于进行键盘操作和系统状态指示。

接着，本文提出了该系统的主要程序流程设计。

首先，通过旋转编码器获取当前直流
电机的转速，并经过51系列单片机的实时校准，作为调节直流电机的转速的PWM信号的
参考值。

然后，通过按键输入参考值，调节PWM模块的输出比例，从而调节直流电机的转速。

最后，将调节结果通过LED指示灯反馈出来，用于系统状态的指示。

整个调速系统的设计都在51系列单片机上完成，功能完善。

51单片机驱动步进电机的方法(详解)

51单片机驱动步进电机的方法(详解)

51单片机驱动步进电机的方法默认分类2007-08-27 09:06 阅读6456 评论15 字号：大大中中小小在这里介绍一下用51单片机驱动步进电机的方法。

这款步进电机的驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。

采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。

ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。

;******************************************************************************;*************************步进电机的驱动*************************************** ; DESIGN BY BENLADN911 FOSC = 12MHz 2005.05.19;---------------------------------------------------------------------------------; 步进电机的驱动信号必须为脉冲信号转动的速度和脉冲的频率成正比; 本步进电机步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成;---------------------------------------------------------------------------------; A组线圈对应P2.4; B组线圈对应P2.5; C组线圈对应P2.6; D组线圈对应P2.7; 正转次序: AB组--BC组--CD组--DA组(即一个脉冲,正转7.5 度);----------------------------------------------------------------------------------;----------------------------正转--------------------------ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV R3,#144 正转3 圈共144 脉冲START:MOV R0,#00HSTART1:MOV P2,#00HMOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRJZ START 对A 的判断,当A = 0 时则转到STARTMOV P2,ALCALL DELAYINC R0DJNZ R3,START1MOV P2,#00HLCALL DELAY1;-----------------------------反转------------------------MOV R3,#144 反转一圈共144 个脉冲START2:MOV P2,#00HMOV R0,#05START3:MOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRJZ START2MOV P2,ACALL DELAYINC R0DJNZ R3,START3MOV P2,#00HLCALL DELAY1LJMP MAINDELAY: MOV R7,#40 步进电机的转速M3: MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R7,M3RETDELAY1: MOV R4,#20 2S 延时子程序DEL2: MOV R3,#200DEL3: MOV R2,#250DJNZ R2,$DJNZ R3,DEL3DJNZ R4,DEL2RETTABLE:DB 30H,60H,0C0H,90H 正转表DB 00 正转结束DB 30H,90H,0C0H,60H 反转表DB 00 反转结束END51单片机控制四相步进电机拿到步进电机，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。

步进电机细分驱动控制技术研究

步进电机细分驱动控制技术研究

步进电机细分驱动控制技术研究【摘要】步进电机作为一种新型的数字控制电机，能够通过一定的程序把电脉冲信号改变并转化为与之相对应的角度位移，这种控制机电能够进行最迅捷的启动或者是停止，且在运行过程中，惯性比较小，响应的频率很高，而且当停止运作时候能够具备自锁性能，由于步进电机的定位精确度很高，能够重复操作，整体误差较小，操作控制来相比很简单易掌握，是开环自动控制的不二之选。

目前，在我国，步进电机广泛的运用到各种类型的自动控制系统中，为自动控制系统的突破和发展提供了强大的动力，因此，加强对步进电机细分驱动控制技术的研究具有十分可观的经济效益和社会效益。

笔者将步进电机的系统工作原理做出简述，并对细分驱动方法和实现原理做出探究，最后结合单片机细分步距精度驱动和恒频脉宽调制细分驱动以及细分驱动的SPWM控制做出深入分析。

【关键词】步进电机，细化驱动控制，技术研究，单片机，恒频脉宽调制，SPWM控制前言步进电机早在上个世纪便开始出现，并开始逐步应用到各个领域中，发展到现在，步进电机已经在机械设备制造，仪表生产加工，自动化控制等方面取得了可喜的应用成果，对世界的工业自动化，智能化进程产生了深远的影响。

步进电机在长时间的发展中，已经在精度上和工艺上日趋完善，更注重着性能的优化，目前而言，主要集中在高速运行中加速或者减速可以得到良好控制，改善步进电机的细分技术保持步进电机的准确性和稳定性，但是在目前的制造工艺中，步进电机依然存在着很多缺陷，比如工艺不完善，步距角显得比较大，振动的频率较低等，这些严重限制了步进电机功能的正常发挥。

随着工业和科学技术的飞速发展，步进电机在各种自动化装置，仪表加工等高度精确的行业，自动精确定位，扫描等各方面越来越广泛的运用，也对步进电机的精确度和稳定性提出了更高的要求，因此，研究步进电机的细分驱动技术，有着十分重要的意义。

步进电机细分驱动控制原理和方法步进电机细分原理步进电机在进行运转工作中，最主要的是依靠励磁绕组之间因为特定性能产生旋转式的合磁场带动转子进行同步运动[[1] 智淑亚宗存元付香梅步进电机细分驱动控制技术研究[期刊论文] 《金陵科技学院学报》-2008年1期][1]。

基于51单片机控制步进电机正反转

基于51单片机控制步进电机正反转

基于51单片机控制步进电机正反转此次采用uln2003模块来链接步进电机；## 步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。

每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

步进电动机的结构形式和分类方法较多，一般按励磁方式分为磁阻式、永磁式和混磁式三种；按相数可分为单相、两相、三相和多相等形式。

因此我们可以控制单片机I/O口的电平来控制步进电机，此次设计中采用四相单拍工作方式，在这种工作方式下,A、B、C、D 三相轮流通电,电流切换三次,磁场旋转一周,转子向前转过一个齿距角。

因此这种通电方式叫做四相单四拍工作方式。

1.电机正转代码unsigned char code tableZ[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};2.电机反转代码unsigned char code tableF[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}；代码如下#include <reg52.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned charunsigned char code tableZ[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};unsigned char code tableF[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};//²½½øµç»úzhengvoid delay(unsigned int t);sbit S3=P3^4; //反转sbit S4=P3^5; //反停sbit S5=P3^6; // 正停//正转写入数据void motor_z() { unsigned char i,j; for (i=0; i<8; i++) { if(S5==0){break;} for(j=0;j<8;j++){ P1 = tableZ[i]&0x1f; delay(50); } } }//反转写入数据void motor_f(){ unsigned char i,j; for (i=0; i<8; i++) { if(S4==0){break;} for(j=0;j<8;j++){ P1 = tableF[i]&0x1f;delay(50); } }}void delay(unsigned int t)//延时函数{ unsigned int k; while(t--) { for(k=0; k<60; k++) { } }}void main(){while(1){motor_z();if(S3 == 0){motor_f();}}}•1•2•3•4•5•6•7•8•9•10•11•12•13•14•15•16•17•18•19•20•21•22•23•24•25•26•27•29 •30 •31 •32 •33 •34 •35 •36 •37 •38 •39 •40 •41 •42 •43 •44 •45 •46 •47 •48 •49 •50 •51 •52 •53 •54 •55 •56 •1•3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10 •11 •12 •13 •14 •15 •16 •17 •18 •19 •20 •21 •22 •23 •24 •25 •26 •27 •28 •29 •30 •31•33•34•35•36•37•38•39•40•41•42•43•44•45•46•47•48•49•50•51•52•53•54•55•56protel仿真图如下。