ULN2003驱动步进电机

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1、专题特写：马达与控制基于GAL16V8和ULN2003的步进电机驱动器的设计利用阵列逻辑器件 GALINS!电机实现控制， 给出了8 9C单片机控制的硬件、软件设计实例任明岩 孙金英可擦除的PL器件，可以用来构成译码 器、优先级编码器、多路开关、比较器、3 4今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制引言在医学检验中经常用到微孔板作为 测量载体，为提高测量的定位准确度和 运行的平稳性，需要进行 Y方向及X方 向顺序运动，采用步进电机进行驱动是 很好的选择。AT89C和5GAL16 简介AT89C是 Atm（公司的低电压、中断口，2个1位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口， 2个读写口

2、线，片 内时钟电路。AT89C采用两种软件控 制其进入省电睡眠模式的静态逻辑工作 闲置方式设计，可以用RAM、定时/计数器、串行口和外部中断唤醒睡眠状态 而继续工作，在睡眠模式下，RAM 被冻 结，其他功能全部停止，直至下个外中断触发或硬件复位方可开始运行。特别 移位寄存器、计数器、总线仲裁器等。采 用GAL16器件对两相和四相混和式 步进电机进行控制，不仅简化了系统的 结构，降低了成本，而且编程灵活方便， 提高了系统的可靠性，使系统具有更强 的适应性。硬件设计本设计选用 GAL16为环形脉冲3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制分配器，ULN 2 0 0 3 （国产型号为5G1

3、413）是七路达林顿驱动器阵列，是个集电极高性能8位单片机，兼容标准MCS-5 1是可反复擦写的F lash存储器可有效地指令系统，引脚兼容工业标准 8 9C和1 降低开发成本。3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制8 9C 芯片。AT89C有450个引脚，32通用阵列逻辑GAL（Generica开路aQC）输出的反向器.最大驱动电流3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制个外部双向1/端口，同时内含 2个外图1硬件驱动电路图X IE 理?乜Logic）是美国Lat

4、tice公司研制的一种电到5 0 0 m通常应用时是把负载3 5今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制1 3 6今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制1 步进电机的一端接到VDD(12V)上，另F6 =D1&D2&! D3&D4;汇编原码如下一端接到输岀引脚上,如16脚。为了防F5 =D1&D2&! D3&! D4;MOV12O:MOVR3,#5止程序进入死循环，增加了外部的硬件F4 =D1&! D2&D3&D4;MOV121:LCALLMOV12看门狗定时器 MAX8 13L,其内部的看F3 =D1&! D2&D 3&! D4;12行前进程序1门狗定时器监控 UP/UC的工作

5、。如果F2 =D1&! D2 & D3&D4;DJNZ R3,MOV121在1 .6s内未检测到其工作，内部的定时F1 =D1& !D2 &!D3&!D4; MO VP1,#OH ;电机失电器将使看门狗输岀WDO处于低电平状endmotor。MOV RO, # 1O O设置软件陷阱RDO 8:4态，WDO将保持低电平直到在 WDI检LCALL DELY测到UP/UC的工作。将 WR和WDO当程序进入到非程序区，只要在非DJNZRO, RDO8连接可使看门狗超时产生复位。采用两程序区设置拦截措施，使程序进入陷M0V8 O:MOVR3, #13H片U LN2O分别驱动X、Y方向的步进阱，然后强迫程

6、序回到初始状态。如对MOV2CH, # 8列前进程序1电机。具体硬件电路如图 1所示。CPU的R ST指令对应的字节码为MOV81 :LCALL MOV84软件设计步进电机的脉冲控制通常是由逻辑电路实现的。在计算机控制的系统中,可以通过编制程序，由扩展1/口输岀脉冲来决定电机的运行方式、方向及转速，但这种方式占用 CPU的时间过多。GA器件有多种型号，根据设计的需要,同时从经济的角度考虑，选用GALl来实现四相混和式步进电机进行控制。使用abeL言编程，源码如下。modulmottitleOperaof thedevtcesi thmotoDATAorp.FBIdevtD1,D2,D3,D4

7、pF1,F2,F3,F4,F5,OFFH如果不用的程序存储区预先写入OFFH,则当程序因干扰而“飞”到该区域执行代码时，就相当于执行RS指令，从而达到系统复位的目的。程序流程如图2所示。1smuV8F6,DJNZ R3 , MOV8 1MO V P 1, #OH ;电机失电MOV RO, # 1OHRDO9:单孔程序lcall ；测量Elyn列前进程序21O 2OO2DJNZRO, RDO 9setbeto ;开定时器oLCALL CQT单孔测量程序CLRET O关定时器OLCALLQUITINC2 DHLCALLD1 OMS;延时 1msLCALLD1 OMS;延时 1msMOV8 5:MO

8、VR4, #OCH;8,3,4,5； 如F7,F8 pin19,18,17,16,15,14,13,12;i；L-l fl titr 书”equationsF8 = D1&D2&D3&D4;F 7 = D1&D2&D3&! D4;MOV8 3: LCALL MOV8 6DJNZR4, MOV8 3MOVP1, #OHMOVRO, # 1 OHRDO 3:LCALLDELYDJNZRO, RDO 3SETBETO;开定时器OLCALL COTP;单孔测量程序3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制1 3 #今日电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制1 （下转第4 4页）3 7今日

9、电子 ？2007年6月专题特写：马达与控制CLRET关定时器0LCALLBK12 0MOV2DH, #0LCALLQUITLCALLLOCKOFFINC2EHINC2DHRD0 2:LCALL; BK列后 0DJNZR7, MOV8 0;循环行数次LCALLD 1 0MS;延时 1ms退程序LCALLD1 0MSMOVR0, #25 0结论DJNZ2CH,MO测量,5循环RD0A:LCALL DELY采用此设计的步进电机驱动系统具7次，LCALLDELY有运动平稳、速度快、控制精度高等优CJNER7, #1, RD02 ;判断测DJNZR0, RD0A点，已应用于单光子分析计数仪的驱动量是否完

10、毕RD0 1:MOV R5, #0BH系统。POP0 7HMOV123:LCALLMO1212C5行前进程序2参考文献SETBP3. 3; P 3. 3=1 h i gh1石亚和.单片计算机接口技术.东北大voltage =450VDJNZR5,MOV123学自动化仪表教研室.LCALL BK0测量行列完毕，MOVP 1, #0H;电机矢电2美国LatticeGA的16V8 da3美国AllegroU公司的2 0 0t ashe返回初始位置程丿予MOVA, R74 4今日电子?2007 年6月（上接第3页）asheet.圈嗟書障潇斌电遵酒離即Rl:1 3K，1%R2:1 0K，1%R3 :1K

11、,1%R4、R5 :1 0KR 6R7:0.3仗，1W, 1%Cl:4 70 0P%，5C2、C3:100 0PFC4:4 7F，50 VC5:0. |1 FD 1D 2、D3、D4D1FS4斩波频率理论值：f = 1/0. 72?4 7 0 0 ?1013 ? 1 03= 2 2.7 kHz;驱动电流理论值：I p= (5 X1)/(10+1 )X50%X(1/0.3 3)实际测量结果如图6,斩波频率为0.68马达能够平稳加速到一定的速度，或者减速到停止。加减速曲线一般有 2种：渐进式和 阶梯式。在汽车电动车窗的应用中， 阶 梯式在实际使用中效果更好。阶梯式加减速曲线见图5。应用实例应用实例的电路原理如图5所示,PWM设计值为5 0%,所使用的器件参 数如下。Ul: MTD20 0 5FU2: 7 4HCT0 72 3kHz，驱动电流为0 0mA，符合设计要求。参考文献山 SHINDENGEN公司的MTD20C5F数据资料L FUIronic0 Vincenzo Marano. DUA DRIVERS.STMicroelect 档AN1762.