步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：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）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时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。
T89C2051单片机驱动步进电机的电路和源码
stepper.c
stepper.hex
/*
* STEPPER.C
* sweeping steppers rotor cw and cww 400 steps
* Copyright (c) 1999 by W.Sirichote
*/
#include c:mc518051io.h /* include i/o header file */
#include c:mc518051reg.h
register unsigned char j,flag1,temp;
register unsigned int cw_n,ccw_n;
unsigned char step[8]={0x80,0xc0,0x40,0x60,0x20,0x30,0x10,0x90}
#define n 400
/* flag1 mask byte
0x01 run cw()
0x02 run ccw()
*/
main()
{
flag1=0;
serinit(9600);
dISAble(); /* no need timer interrupt */
cw_n = n; /* initial step number for cw */
flag1 |=0x01; /* initial enable cw() */
while(1){
{
tick_wait(); /* wait for 10ms elapsed */
energize(); /* round-robin execution the following tasks every 10ms */
cw();
ccw();
}
}
}
cw(){
if((flag10x01)!=0)
{
cw_n–; /* decrement cw step number */
if (cw_n !=0)
j++; /* if not zero increment index j */
else
{flag1=~0x01; /* dISAble cw() execution */
ccw_n = n; /* reload step number to ccw counter */
flag1 |=0x02; /* enable cww() execution */
}
}
}
ccw(){
if((flag10x02)!=0)
{
ccw_n–; /* decremnent ccw step number */
if (ccw_n !=0)
j–; /* if not zero decrement index j */
else
{flag1=~0x02; /* dISAble ccw() execution */
cw_n = n; /* reload step number to cw counter */
flag1 |=0x01; /* enable cw() execution */
}
}
}
tick_wait(){ /* cputick was replaced by simpler ASM code 10ms wait */
asm JNB TCON.5,*; /* wait for TF0 set */
asm CLR TCON.5; /* clear TF0 for further set */
asm ORL TH0,#$DC; /* reload TH0 with $DC, TL0 = 0 */
}
energize(){
P1 = step[(j0x07)]; /* only step 0-7 needed */
}
一、步进电机常识
常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
二、永磁式步进电机的控制
下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例，来介绍如何用单片机控制步进电机。
图1是35BY型永磁步进电机的外形图，图2是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、 C、BC、 C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、 、B、 轮流接地。
下表列出了该电机的一些典型参数：
表1 35BY48S03型步机电机参数
型号 步距角 相数 电压 电流 电阻 最大静转距 定位转距 转动惯量
35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5
有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为12V，最大电流为0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动，通过 P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断，电路如图3所示。开机时，P1.4~P1.7均为高电平，依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。
