单片机连接ULN2003驱动步进电机的应用.pdf

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1、第3期20lO年9月机电元件ELECTRoMECHANICALc0MPONEN’ISVoL30No．3MaL2010单片机连接ULN2003驱动步进电机的应用江衍煊。郑振杰。游德智(福建交通职业技术学院，福建福州350007)摘要：介绍了uLN2003的特点与电路结构，采用单片机连接uLN2003组成的驱动系统来驱动步进电机。关键词：单片机；uLN2003；步进电机Doi：10．3969／j．issn．1000一6133．2010．03．00r7中图分类号：TM503+．5文献标识码：A文章编号：1000—6133(20lO)03一0028一04TheApp

2、licationsaboutSCMConnectingULN2003toDriVeStepMotorJIANGYan—X岫n，ZHENZhen—Jie，YoUDe—Zm(FujianCommunicationsTechnolog)，CoUege，Fuzhou350007)Abstract：nepaperdesc曲esthecharacteristics肌dcircuitofULN2003，anddesigIlstllesystem0fmotordriveusingthemicrocomputercombinedwithtlleULN2003todriVetl

3、lesteppermotor．Keywords：SCM；ULN2003；8tepper瑚Iotor1引言单片机AR9C51对四相步进电机进行控制时，需要通过I／O口输出具有一定时序的方波作为步进电机的控制信号，但是仅靠该TTL电平却．无法直接驱动电机，如果采用74LS373进行驱动电机，必须增加许多寄存器才能驱动。因此提出电机驱动芯片uLN2003来驱动步进电机。2驱动芯片uLN2003的介绍uLN2003是一种高耐压、大电流的达林顿陈列，由七个NPN达林顿管组成，每一对达林顿都串联一个2．7K的基极电阻，在5V的工作电压下收稿日期：20lO一7—26与m和

4、cMOs电路直接相连，可以直接处理需图1uLN2003部结构第3期江衍煊等：单片机连接uLN2003驱动步进电机的应用要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003的内部结构如图1所示，灌电流可达500mA，并且在关态时能够承受50V的电压，可以在高负载电流并3驱动电机系统电源：5V。，AT89c5l豚取小C曲P上e‘^，'p2l‘^l哪阪2似11)pz3‘^l刁盹■‘u习一z5‘^l哪P2‘C^1分P王7P3Ⅳ冀融P3l，TX瑚p置翊费隋n师p3-‘九1P，imP，．．鬲i丹1浓5为砭27行输出运行。其中由单片机A鸭9c51的25—28脚作为ULN2003的

5、1～4口输入端所构成的步进电机驱动电路如图2所示。雕UI．N2喇图2单片机控制步进电机线路电机驱动的关键是精确控制电机旋转的角度。程序设计时要根据传感器的信息判断旋转方向，以便启动相应的转动方向子程序。正反控制程序分别按控制脉冲顺序的要求采用相应的控制模型，并判断是否大幅度转向，采用调节脉冲宽度的方式来实现电机调速。程序设计时把步进电机的控制方式建立成控制模型，并以数据表形式存于存储器中，设计程序时就可以直接调用该存储器的数据。以四相电机为例，假设按照四相八拍控制模式进行设置，用单片机A1矽C5l的P2．4、P2．5、P2．6、P2．7分别控制步进电机的四相

6、，根据表l，将正转模型设计为：AC、A、AD、D、BD、B、BC、C；反转模型设计为：C、BC、B、BD、D、AD、A、AC，并采用寄存器进行计数，达到控制步进电机转动的步数。步进电机的脉冲控制通常由逻辑电路来实现，单片机控制时可以通过编制程序由扩展I／O口输出脉冲来决定电机的运行方式、方向及转速。为了能够提高电机转动的精确度，设计减速齿轮的减速比为l：90的传动机械，也就是步迸电机转动90度时，外界所观察到的设备才变化l度。D图3四相步进电机步进示意图步进电机转动的角位移是通过控制信号的脉冲个数来完成的，通过控制脉冲个数进行控制角位移量，从而达到准确定位的

7、目的。四相电机具有四相绕组，有八个独立的引线终端，其连接方式如图3所示。四相步进电机有双四拍和八拍驱动方式，表l列出了相应步进电机的通电逻辑时序。四相步进电机按照通电顺序的不同，可以采用单四拍、双四拍或者采用八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控Ol23●，67IH吒lrlf甩弛魁阿Ⅺ陬肿斑l茁蟹瓢盯孵忡胛毋”刁封吣研哪乃盯厅组盯加羽m瞪．阱砌苡一一一一一一一一一一一一一一～一∞m一，敷峨一；怎机电元件2010年制精度。步进电机八拍

8、驱动的通电顺序如表1所示，它以半步方式驱动，也就是在