基于avr单片机的步进电机运动控制系统设计
陆广平，张美琪，沈加庆
（盐城工学院电气工程学院，盐城224051）
摘要：采用avr单片机mega48作为主控制心片，设计一种通用的三相步进电机运动控制系统。运动控制模式的转动方向、转动速率和转矩数通过键盘输入；运用中断方式可实时改变步进电机的运动控制模式。实践表明，该系统运行简单方便，可靠性高。
关键词：单片机；步进电机；运动控制；软件设计；硬件设计
中豳分类号：tm383. 6 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)03-0092-03
0引 言
步进电机具有控制简便、定位准确等特点。与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优点是价格低廉。只要控制输入电脉冲的频率和时间以及电机绕组通电相序即可获得所需的转速、转角及转向。鉴于传统的脉冲系统移植性不好，可由单片机控制代替脉冲发生器釉脉冲分配器，用软件的方法产生控制脉冲，通过软件编程可以任意设定步进电机的转速和步数并控制电机的运行状态。这样可以简化控制电路，降低生产成本，
提高系统的运行效率和灵活性。
1系统硬件设计
1.1系统功能分析
基于mega48单片机的三相步进电机运动控制系统功能要求是：①起动／停止，加速／减速，正转／反转；②通过键盘设置步进电机的运行步数和
每运行一步的时间；③显示步进电机转向和转速。
因此，系统结构如图1所示。
1.2系统设计
1)单片机小系统设计
本设计选用avr单片机mega 48作为主控芯片。它集成度高，内含8 mhz的rc振荡电路，上电自动复位。
主控模块只需为单片机的电源提供整流滤波，和连接usbisp下载接口的连线及复位按键的连接，具体连接图如图2所示。
主控模块说明：①图中c，为o.l yf的瓷斤电容，起抑制高频噪声、防振、改善输出瞬态响应的作用；c2为10 vf/16 v的电解电容，起滤除纹波保证直流输出的作用；②连续跳针jl与单片机i/o间直接相连，对单片机的正常工作无影响，下基于avr单片机的步进电机运动控制系统设计陆广平，等载程序后，对单片机工作亦无任何影响。
2)输入、显示模块
输入模块是由16(4 x4)个按键组成的矩阵键盘。该模块的主要功能为：①通过o~9十个数字键输入预设定的步数(o—999)和转速(0~254)；②通过其余6个功能键，改变步进电机运行的状态。
输出模块是四位共阳极的数码管组成。显示驱动由4个pnp的三极管9012组成，在其发射极外加+5 v电源。另外为保护单片机的端口，在数码管的八位段选信号上要加470 n的限流电阻，四位位选信号线上加2 k0,的限流电阻。
3)电机驱动模块设计
由于是小功率三相步进电机，本设计采用3个pnp的三极管9012。并在步进电机a、b、c的三相脉冲信号输入线上添加红黄绿3个发光二极管作指示灯，以保证步进电机的正确运行。原理如图3所示。
4)电源模块设计
由于本设计采用的是反应式步进电机，所以需要在电源部分提供直流12 v的电压，因此需要加入他稳压管7812，并且需要在整流二极管输出处加容值较大电解电容（>470 μf）。为可靠稳定起见，这里选用1000μf的电解电容。
2系统软件设计
在硬件屯路设计好后，通过编程控制步进电机实现不同运行功能。整个系统软件分为：按键扫描获取模块、显示模块、步进电机起动运行模块和精确运行模块[24 |
