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萬(wàn)恒娛樂(lè)-官方首頁(yè)步進(jìn)電機(jī)的通電換相控制方法有兩種，我們這里用的是軟件法。也就是完全用軟件的方式，按照給定的通電換相順序，通過(guò)單片機(jī)的I／O口向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖。軟件法在步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，要不停地產(chǎn)生控制脈沖，占用大量的CPU時(shí)間，使單片機(jī)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行其他工作，所以硬件法更常用。因?yàn)槲覀兪菃我豢刂疲杂密浖ň涂梢浴?/p>
所謂硬件法實(shí)際上是使用脈沖分配器(又稱邏輯轉(zhuǎn)換器)芯片，來(lái)進(jìn)行通電換相控制。由于采用了脈沖分配器，單片機(jī)只需要提供步進(jìn)脈沖，進(jìn)行速度控制和轉(zhuǎn)向控制，脈沖分配的工作交給脈沖分配器來(lái)自動(dòng)完成。因此，CPU的負(fù)擔(dān)減輕許多。
例如我們常用的芯片PMM8713，它是由日本三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制用的脈沖分配器單片CMOS集成電路，適用于控制三相和四相步進(jìn)電機(jī)。典型電路下圖所示。
1、2腳位雙時(shí)鐘脈沖輸入端，我們接地；3腳CK端是時(shí)鐘輸入端，我們通過(guò)單片機(jī)PO．O送入步進(jìn)脈沖，4腳U／D端為方向轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，0為反轉(zhuǎn)，1為正轉(zhuǎn)，我們通過(guò)單片機(jī)PO1口控制；5、6腳是激勵(lì)方式控制端，輸入高電平是12相激勵(lì)八拍運(yùn)行，我們接電源；7腳是3／4相選擇端，高電平為四相控制，也接電源；8腳接地；9腳復(fù)位端：10、11、12、13腳為輸出端，接驅(qū)動(dòng)電路。14、15腳分別是激勵(lì)監(jiān)視和輸入脈；中監(jiān)視，16腳是電源端。這樣我們只需要在3腳輸入脈沖，4腳控制轉(zhuǎn)向，1013腳就會(huì)依次輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。
其實(shí)步進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過(guò)控制單片機(jī)發(fā)出的步進(jìn)脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。前面的程序中調(diào)用了延時(shí)子程序，如果改變延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短，就可以改變輸出脈沖的頻率。這就是軟件延時(shí)的方法。但這種方法使CPU長(zhǎng)時(shí)間等待，會(huì)影響到其他功能的實(shí)現(xiàn)，因此使用范圍較小。
還有一種是通過(guò)定時(shí)器中斷的方法。在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行脈沖輸出操作，調(diào)整定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間常數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法占用CPU時(shí)間較少，是一種比較實(shí)用的調(diào)速方法。
那么怎樣精確控制機(jī)器人前進(jìn)的距離。這在步進(jìn)電機(jī)控制中叫位置控制，也就是控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從一個(gè)位置精確地運(yùn)行到另一個(gè)位置。位置控制是步進(jìn)電機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)，它可以不借助位置檢測(cè)器而只需要簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制就能達(dá)到足夠的位置精度，因此應(yīng)用很廣。
對(duì)步進(jìn)電機(jī)位置控制的一般做法是：設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)，步進(jìn)電機(jī)每走一步，步數(shù)減1，如果沒(méi)有失步存在，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)。步數(shù)正好減到0。因此，用步數(shù)等于0來(lái)判斷是否移動(dòng)到目標(biāo)位置，作為步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行的信號(hào)。
我們的機(jī)器人可以先設(shè)定運(yùn)行10000步，測(cè)量小車運(yùn)行了多長(zhǎng)距離，然后就可以算出每步的距離或者每厘米的步數(shù)。再根據(jù)機(jī)器人要行走的實(shí)際距離計(jì)算出實(shí)際步數(shù)就可以了。
我們反復(fù)地執(zhí)行這段程序，只要修改步數(shù)、延時(shí)時(shí)間以及控制模型數(shù)據(jù)，就可以讓機(jī)器人執(zhí)行各種精確的動(dòng)作。
另外，在前面講的步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)中，步進(jìn)電機(jī)是以恒定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，即在整個(gè)控制過(guò)程中步進(jìn)電機(jī)的速度不變。然而，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從起始點(diǎn)到終點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程中，要經(jīng)歷加速、恒速和減速的過(guò)程。如果啟動(dòng)時(shí)一次將速度聲道給定速度，由于啟動(dòng)頻率超過(guò)極限啟動(dòng)頻率，步進(jìn)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，因此會(huì)造成不能正常啟動(dòng)。如果到達(dá)終點(diǎn)時(shí)突然停下，由于慣性作用，步進(jìn)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖現(xiàn)象，造成控制精度降低。如果非常緩慢地升降速，步進(jìn)電機(jī)雖然不會(huì)產(chǎn)生失步和過(guò)沖現(xiàn)象，但是會(huì)影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率。所以，為了保證在不失步和過(guò)沖的前提下，用最快的速度運(yùn)行到終點(diǎn)位置，通常要求步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行按照加減速曲線進(jìn)行。加減速運(yùn)行曲線沒(méi)有一個(gè)固定的模式，要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)得到。
我們可以用均勻地改變脈沖時(shí)問(wèn)間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，在加速控制中，可以均勻地減少時(shí)間間隔；在減速控制時(shí)，則均勻地增加時(shí)間間隔。也就是改變延時(shí)程序中的延時(shí)時(shí)間常數(shù)。
還有一種簡(jiǎn)單的變速控制，就是利用改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如在四相步進(jìn)電機(jī)中，啟動(dòng)時(shí)，用四相八拍方式，大約在0．1秒后改用四相四拍的分配方式，在快到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，再度采用四相八拍的控制方式，以達(dá)到減速控制的目的。
