ULN2003驱动步进电机

反向驱动器驱动步进电机方案

基于GAL16V8和ULN2003的步进电机

驱动器的设计

任明岩　　孙金英

利用阵列逻辑器件ＧＡＬ１６Ｖ８对步进电机实现控制，给出了８９Ｃ５５单片机控制的硬件、软件设计实例

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。

中断口，２个１６位可编程定时计数器，２个全双工串行通信口，２个读写口线，片内时钟电路。ＡＴ８９Ｃ５５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

ＡＴ８９Ｃ５５和ＧＡＬ１６Ｖ８简介

ＡＴ８９Ｃ５５是Ａｔｍｅｌ公司的低电压、高性能８位单片机，兼容标准ＭＣＳ－５１指令系统，引脚兼容工业标准８９Ｃ５１和８９Ｃ５２芯片。ＡＴ８９Ｃ５５有４０个引脚，３２个外部双向Ｉ／Ｏ端口，同时内含２个外

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。特别是可反复擦写的Ｆｌａｓｈ存储器可有效地降低开发成本。

通用阵列逻辑ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ　ＡｒｒａｙＬｏｇｉｃ）是美国Ｌａｔｔｉｃｅ公司研制的一种电

可擦除的ＰＬＤ器件，可以用来构成译码器、优先级编码器、多路开关、比较器、移位寄存器、计数器、总线仲裁器等。采用ＧＡＬ１６Ｖ８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ＧＡＬｌ６Ｖ８为环形脉冲分配器，ＵＬＮ２００３（国产型号为５Ｇ１４１３）是七路达林顿驱动器阵列，是个集电极开路（ＯＣ）输出的反向器．最大驱动电流可以达到５００ｍＡ。通常应用时是把负载

图１　硬件驱动电路图

反向驱动器驱动步进电机方案

步进电机的一端接到ＶＤＤ（１２Ｖ）上，另一端接到输出引脚上，如１６脚。为了防止程序进入死循环，增加了外部的硬件看门狗定时器ＭＡＸ８１３Ｌ，其内部的看门狗定时器监控ＵＰ／ＵＣ的工作。如果在１．６ｓ内未检测到其工作，内部的定时器将使看门狗输出ＷＤＯ处于低电平状态，ＷＤＯ将保持低电平直到在ＷＤＩ检测到ＵＰ／ＵＣ的工作。将ＷＲ和ＷＤＯ连接可使看门狗超时产生复位。采用两片ＵＬＮ２００３分别驱动Ｘ、Ｙ方向的步进电机。具体硬件电路如图１所示。

Ｆ６　＝　Ｄ１＆Ｄ２＆！Ｄ３＆Ｄ４；Ｆ５　＝　Ｄ１＆Ｄ２＆！Ｄ３＆！Ｄ４；Ｆ４　＝　Ｄ１＆！Ｄ２＆Ｄ３＆Ｄ４；Ｆ３　＝　Ｄ１＆！Ｄ２＆Ｄ３＆！Ｄ４；Ｆ２　＝　Ｄ１＆！Ｄ２＆！Ｄ３＆Ｄ４；Ｆ１　＝　Ｄ１＆！Ｄ２＆！Ｄ３＆！Ｄ４；ｅｎｄ　ｍｏｔｏｒ。设置软件陷阱

当程序进入到非程序区，只要在非程序区设置拦截措施，使程序进入陷阱，然后强迫程序回到初始状态。如对ＣＰＵ的ＲＳＴ指令对应的字节码为０ＦＦＨ，如果不用的程序存储区预先写

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，也可以通过编制程序，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，但这种方式占用ＣＰＵ的时间过多。ＧＡＬ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ＧＡＬｌ６Ｖ８来实现四相混和式步进电机进行控制。使用ＡＢＥＬ语言编程，源码如下。

ｍｏｄｕｌｅ　ｍｏｔｏｒｔｉｔｌｅ

Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｏｒ　ｏｎｄｅｖｉｃｅｓ　ｗｉｔｈ　ｍｏｔｏｒ

ＤＡＴＡ　Ｉ／Ｏ　Ｃｏｒｐ．　　２１　１０　２００２ＦＢ１　　ｄｅｖｉｃｅ　＇Ｐ１６Ｖ８Ｒ＇；Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４　　ｐｉｎ　２，３，４，５；Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８　　ｐｉｎ１９，１８，１７，１６，１５，１４，１３，１２；

ｅｑｕａｔｉｏｎｓ

Ｆ８　＝　Ｄ１＆Ｄ２＆Ｄ３＆Ｄ４；Ｆ７　＝　Ｄ１＆Ｄ２＆Ｄ３＆！Ｄ４；

图２　软件程序流程

汇编原码如下

ＭＯＶ１２０：　ＭＯＶ　　　　　Ｒ３，＃５１ＨＭＯＶ１２１：　ＬＣＡＬＬ　　　ＭＯＶ１２４　；１２行前进程序１

ＤＪＮＺＭＯＶ

Ｒ３，ＭＯＶ１２１Ｐ１，＃０Ｈ　；电机失电

ＭＯＶ　Ｒ０，＃１００ＲＤ０８：ＤＪＮＺ

ＬＣＡＬＬ　　ＤＥＬＹＲ０，ＲＤ０８

ＭＯＶ８０：ＭＯＶ　　　　　Ｒ３，＃１３ＨＭＯＶ

２ＣＨ，＃７　；８列前进程序１

ＭＯＶ８１：ＬＣＡＬＬ　　　ＭＯＶ８４ＤＪＮＺＭＯＶ

Ｒ３，ＭＯＶ８１

Ｐ１，＃０Ｈ　；电机失电

入０ＦＦＨ，则当程序因干扰而“飞”到该区域执行代码时，就相当于执行１条ＲＳＴ指令，从而达到系统复位的目的。程序流程如图２所示。

ＭＯＶ　　Ｒ０，＃１０Ｈ

ＲＤ０９：　　　ＬＣＡＬＬ　　ＤＥＬＹ；测量单孔程序

ＤＪＮＺＳＥＴＢ

Ｒ０，ＲＤ０９ＥＴ０；开定时器０

ＬＣＡＬＬ　ＣＯＴＰ；　单孔测量程序ＣＬＲ　ＥＴ０　；关定时器０ＬＣＡＬＬＱＵＩＴＩＮＣ

２ＤＨ

ＬＣＡＬＬＤ１０ＭＳ；延时１ｍｓＬＣＡＬＬＤ１０ＭＳ；延时１ｍｓＭＯＶ８５：　ＭＯＶ　　Ｒ４，＃０ＣＨ；８列前进程序２

ＭＯＶ８３：ＬＣＡＬＬ　ＭＯＶ８６ＤＪＮＺ　Ｒ４，　ＭＯＶ８３ＭＯＶ　Ｐ１，＃０ＨＭＯＶ　Ｒ０，＃１０ＨＲＤ０３：ＤＪＮＺＳＥＴＢ

ＬＣＡＬＬ　　ＤＥＬＹＲ０，ＲＤ０３ＥＴ０；开定时器０

ＬＣＡＬＬＣＯＴＰ；单孔测量程序

（下转第４４页）

反向驱动器驱动步进电机方案

Ｒ１：１３Ｋ，１％Ｒ２：１０Ｋ，１％Ｒ３：１Ｋ，１％Ｒ４、Ｒ５：１０Ｋ

Ｒ６、Ｒ７：０．３３Ω，１Ｗ，１％Ｃ１：４７００ｐＦ，５％Ｃ２、Ｃ３：１０００ｐＦＣ４：４７μＦ，５０ＶＣ５：０．１μＦ

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４：Ｄ１ＦＳ４斩波频率理论值：ｆ＝１／０．７２ ４７００ １０－１２ １３ １０３＝２２．７ｋＨｚ；

驱动电流理论值：Ｉｐ＝（５×１）／

图６　实际测试电流波形图

（１０＋１）×５０％　×（１／０．３３）＝０．６８Ａ；

实际测量结果如图６，斩波频率为

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５０％，所使用的器件参数如下。

Ｕ１：ＭＴＤ２００５ＦＵ２：７４ＨＣＴ０７

２３ｋＨｚ，驱动电流为７００ｍＡ，符合设计要求。

（上接第３６页）

ＣＬＲ　　ＥＴ０　；关定时器０ＬＣＡＬＬ　　ＱＵＩＴＩＮＣ　　２ＤＨ

ＬＣＡＬＬ　Ｄ１０ＭＳ；延时１ｍｓＬＣＡＬＬ　　Ｄ１０ＭＳ

ＤＪＮＺ　　２ＣＨ，ＭＯＶ８５；测量，循环７次，

ＣＪＮＥ　　Ｒ７，＃１，ＲＤ０２　；判断测量是否完毕

ＰＯＰ　　０７Ｈ

ＳＥＴＢ　Ｐ３．３　；Ｐ３．３＝１　ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ　＝　４５０Ｖ

ＬＣＡＬＬ …… 此处隐藏：729字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……