PROTEUS环境下步进电机的控制研究

PROTEUS环境下步进电机的控制研究

第 2 5卷第 6期 20 0 9年 I 2月

德州学院学报J u n lo z o i est o r a fDe h u Un v r iy

Vo .25, 1 NO.6

De ., 0 9 c 2 0

P OT US环境下步进电机的控制研究 R E康健，国战，王刘静，卢超(西理工学院物理系，陕西汉中 7 3 0 )陕 2 0 0

摘要：通过 E A工具软件实现步进电机的系统设计，仿真软件的仿真步骤到软硬件的结构设计再到整 D从个系统的联凋仿真。现了 P (、 U展 R ) E S软件在微控制器系统设计中的优越性、捷性 .时在 P O US软件环境 l便同 R TE

下对步进电机控制的研究，过模型库中的电机等模型很方便的实现电机控制系统的虚拟化设计，有很好的低通具成本及高效性特点.

关键词： R ) U;电机；虚拟化；真分析 . P ( TE S仿 中图分类号： 2 TP 7文献标识码： A文章编号：1 0 9 4 ( 0 9 0—0 6—0 0 4— 4 4 2 0 ) 6 0 0 4

可以通过调节发送给步进电机的步进脉冲个数来实

1仿真软件 P oe s介绍 rtuP oe s r tu软件是来自英国 L be treet nc a cn e l r i co s

现精确的位移或者角度定位，可以通过调节发送还

的步进脉冲频率实现速度自由变换，这些都对装置或设备起到了优化作用 .于微控制器控制的电机基系统，于控制，于定位，精确控制中特点尤为易易在突出.

公司的 E A工具软件，合了高级原理布图、合 D组混模式 S I E仿真， C PC P B设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统 .个易用而又功能强大的~

2 1硬件电路 .

II S S原理布图工具； R P C P 0S I E混合模型 S I E仿 PC真； ARE C S P B设计.它提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达 3 O多个元件库.软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表 .支持许多通用的微控制器， ARM7, I AVR,如 P C, HC1 1以及

首先在 P ) US文件下创建步进电机电路 R( TE原理图.据设计需求打开器件模型库， MC库根

在 U查找 AT8 C l模型，电机类库中查找步进电机 95在模型，在模拟 I C库查找电机驱动器 UI 0 3模 0A N2型，次在相应器件模型子库中查找单片机的外围依复位电路，晶振电路等的常用器件模型；然后将软件左侧的器件拾取框将相应器件拖人原理图工作区， 单片机的 P 1口的低四位作为步进电机的控制输出，0 0P . P ., 0 1连接两点动开关，为电机运行模式作

8 5;互的装置模型包括： D和 L D显示， 0 1交 I E C

RS 3终端，用键盘等；大的调试工具，括寄 22通强包存器和存储器，有多种不同的调试模式.户可以对用基于微控制器包含外设的设计进行交互仿真，微对控制系统设计提供了相当大的便利 .

的切换控制方式.于单片机控制的电机电气原理基图如图 1所示 .

2仿真分析步骤 步进电机系统可以在无速度传感器和无位置传感器系统中实现精确的开环状态定位或同步运行 .

2 2软件驱动 .步进电机的驱动编写是通过时下最流行的

KE I I UVI 1 S0N3一体化集成编程软件完成，在

收稿日期：2 0 0 9—0 8—3 1

作者简介：康健 ( 9 6 )男，西成阳人，读硕士，要从事电子信息科学技术方面的研究 18一，陕在主

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康健，:R等 P OTE US环境下步进电机的控制研究

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KE E环境下编写程序并生成二进制文件. I软件流程图如图 2示 .要是设置两个按键对电机进行所主

进行首要操作判决，执行如下语句即可实现对按键的扫描，中第一句为步进电机的初始角度定义，其一般定义起始角度为 0 P S为正转控制子程序， . O NE为反转控制子程序 . G

正反转控制，在驱动程序中设定每次按键的步进值 .在软件设计部分，先要进行数据初始化，后首然

图 1电机电路原理图

图 2软件流程图

W A I: O V T M

P1, RO

子程序，执行以下语句后还要判断按键是否持续，在

M 0V

P# 0 FH 0, F

若持续按键，步进值递增，则对步进电机进行连续驱动，否则当按键松开时按键

步进电机停止转动.POS: OV M A, R4

J NB J NB SMP J

P ., 0 0 POS P., O 1 NEG W AI T

M OVC A, A+ DP@ TRM ( V ) P】。 A

在按键判断完成后，行数据处理，下为正转进如

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德州学院学报lA Bl: DB DB 0Z, 6H, H, C H H O 04 0 08, 9H, 1H, H H 0 0 O3

第 2 5卷

I NC

R4

当为反转控制时，制方式同正转相同.面为控下反转处理子程序 .此次设计中将步进制设为 9度 .在NEG: (V M )M ( V )

2 3加载驱动 .

在 KE L环境下编写好的程序二进制文件， I加载至微控制器模型中，可以实现联机仿真，就验证硬件设计和软件驱动编写的正确性 .时可以根据仿同真结果进一步优化设计指标 .终达到理想的设计最目标 .体加载步骤 .具 在 P O E 71 R T US . 2版本环境下鼠标双击单片机

R4, 6#A, 4 R

M (VC ) A, A+ DPTR@M (V ) Pl, A

在初始化中必须包含步进数据模型 TA 1在 B,

数据处理过程中进行不断查表输出控制量，而实从现电机的正反转控制.数据处理完成后送出 P 在 1口低四位，电机驱动器驱动电机运转 .经

模型弹出如下图 3对话框，在图中黑线区域点击文件夹图标，后寻找生成二进制文件的路径，然然后点击OK确认，成后点击运行按钮即可实现仿真 .完

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{ i图 3软件驱动加载窗口

态下，击按键一下，机步进 9度 .续按键将持点电连

3仿真分析 当完成第二部分的所有步骤时，就要进行模拟仿真，对程序驱动和硬件形成的完整系统进行仿真，从而验证软硬件是否达到设计的指标 .在仿真状当

续以 9度步长旋转， P .当 O 0扫描到按键，为顺时则针正转， P .当 O 1扫描到按键，为反转.过点动则通正反转按键，以及连续正反转按键四种运行模式，很好的验证了基于微控制器的电机控制系统功能，在电机转动过程中的截图如图 4图 5所示 .,

图 4电机正向运转图

图 5电机反向运转图

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[]何立民. s 5 1 Mc一 1系列单片机应用系统设计系统配置

4总结 P (T US仿真软件，控制系统设计中扮演 R)E在着重要的角色， P OTE在 R US环境下对步进电机控制的研究具有很好的实用性，效性和节约性，合高符

与接口技术[] M .北京：京航空航天大学出版社，北2 6. 00

E 3卢超 .于单片机的睡眠定时实验装置 E3医疗设备信 2基 J.息， 0 7, 2 8 1— 1 . 2 0 2 ( ):6 8

[]卢超.片机与 P机的通信设计[]工矿自动化， 3单 C J.2 7, 0( 00 1 5): 1 1 6— 11 . 7