基于嵌入式单片机的步进电机控制系统设计的分析

陈晓红

摘 要：单片机作为步进电机控制系统的中心部分，完成步进电机的硬件电路设计，进而实现步进电机的系统控制，实现智能化控制，进一步提高电机控制的工作效率。本文主要就对嵌入式单片机的步进电机控制系统设计进行分析和研究，以期为界内相关人士提供相关的参考资料，为提高步进电机的工作效率奠定坚实的基础。

关键词：嵌入式单片机；步进电机控制；系统设计

1 前言

单片机的步进电机控制系统具有价格便宜、使用活泛等优点，被广泛的应用在各大机械设备中。步进电机是一种智能化控制的一种器械设备，其可以利用脉冲信号的不断转变，实行步进机的有效控制。

2 单片机的步进电机控制系统硬件设计

2.1 单片机设计

MSP430FG4618单片机、电源、晶振等是组成单片机的主要部分，其中，MSP430FG4618单片机的控制主要有其内部的8KBRAM和116KBFlash来实现，P1和P2端口则通过步进电机的工作过程中的按钮状态，正确判断其是否能够转化服务程序，改变工作状态；而USART模块则是实现单片机和PC机工作间的通信，进而实现其对步进机的数字化控制；电源管理模块则给步进机工作提供稳定的电压，并给与其他组成部件提供工作电路以及电流；32kHz晶振则给单片机以及相关的分配器提供时间，当启动USART时，则启用晶振，对其进行时间设置。

2.2 LED和键盘设计

为了能够实现人与机器的对话，单片机的步进电机控制系统设计了3*4键盘以及4*8LED数码管，人们可以直接对其进行控制。该系统通电后，通过键盘输入控制步进机的运转、启动以及转动方向等，由LED管动态清晰显示步进机的转向以及转速。器件8279能够控制系统键盘的输入以及LED的输出，进而减少单片机工作的承载，8279在控制系统工作的过程中，将键盘输入的信息进行扫描，利用其抖功能，避免事故的发生。（下图为LED和键盘模块）

2.3 放大和驱动设计

逻辑转换器是步进机控制过程中的脉冲分配器，其是CMOS集成电路，其输出的源电流为20毫安，能够应用于三相以及四相步进机，其工作可以选择以下6种激进方式进行控制；其中，对于三相步进电机有1、2、1-2相；对于四相步进电机有1、2、1-2相，其输入的方式有单、双时钟选择方式，其具有正向控制、方向控制、监视原点、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激励方式判断、控制以及时钟设置等部分组成，所有的输入端都设置有秘制的电路，进而提高抗外界干扰的能力。PMM8713输出能够接受功率驱动电路，其通过驱动器，输出最大的工作电流，以满足电机工作的需求。单片机通过调节相关端口的脉冲信号，控制步进机的运行状态、运转方向以及运转速度等。

3 单片机的步进电机控制系统软件设计

3.1 单片机程序设计

通过中断脉冲信号，计算步进电机的运转步数以及圈数，并对其进行记录；实现对步进电机运转速速的控制；采用端口的中断程序关闭其相关程序，将电机控制在停机状态；通过中断电机的开启部位，将其转换到运行状态，实现电机的运行；PMM8713的U和D端口通过输出高电平，达到控制步进电机运转方向的目的；8279将其接口与自身的8个数据连接口进行连接，当单片机运行到键盘部位时，采用相关端口中断其工作状态，进而达到控制步进机的启动、停止、速度以及方向等，并将其反馈给8279，利用LED将其显示，明确其运转的速度以及方向。

3.2 PC上位机设计

设计PC上位机的主要目的就是控制步进电机，利用单片机中相关部位，实现人与机的对话，其利用单片机发出执行命令，实现对步进电机的有效控制。其中，单片机接受的执行命令会存储在相关软件中，其与储存在片内的Flash的相关地址进行比较，不冲突的信息就储存在其中，如与其中储存的信息发生冲突，就会自动中断，有效的保护电机的正常运行。同时，此软件在运行的过程中，应该对晶振中的USART模块进行设置，其相关的控制软件由VB6.0对其进行编写，采用MSComm软件实现实时通讯。

4 结语

电机控制系统利用单片机实现控制整个机器的工作，其使用的可靠性较高。在其工作的状态下，为其提供较为便捷的控制方案。通过控制步进电机的运转方向。云状速度以及工作状态等，提高步进电机的工作效率具有非常重要的作用。同时，该系统还能够控制三相电机和四相电机，其有PC上位机对整个步进电机的运行进行控制，使该系统在环境恶劣的情况下运行，确保人员的安全状态；此外，该系统还具有使用范围广、操作简单、成本低廉、实用性强等优势，被广泛的应用在实际生活的各大领域中，并能够发挥其独特地作用，进而提高步进电机的工作效率，创造经济效益。

[参考文献]

[1]王鹏.基于嵌入式单片机的电机控制系统设计[J].科技创新与应用.2013，25（03）：20-22.

[2]常丽，刘英超，许会，等.嵌入式WinCE6.0步进电机系统设计[J].沈阳工业大学学报.2013，35（01）：105-107.