第 ｌ９卷 第２期
２００５．６
沈 阳 化 工 学 院 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＥＮＹＡＮＧ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．１９ Ｎ。．２
Ｊｕｎ．２００５
文章编号 ： １００４—４６３９（２００５）０２—０１２６—０３
基 于 ＡＶＲ单 片 机 的步 进 电机控 制
安然然 ， 聂 鑫
（沈 阳化工 学 院 ，辽宁 沈 阳 １１０１４２）
摘 要 ： 对 ＡＶＲ单片机 ＡＴ９０Ｓ８５１５进行编程 ，实现对 ３５ＢＹＪ４６型四相八拍步进 电机 的控 制，以
达到精确定位 的 目的 ．使 ＡＴ９０Ｓ８５１５单片机并行 口 ｃ口高四位 ＰＣ７～ＰＣ４分别与驱动接 口芯 片
ＵＬＮ２８０３的输入 引脚 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ相连 ，并使 驱动芯片的 ４个输 出引脚分别与步进电机 的 ４、３、２、１
四个 励磁 线 圈的 引脚 相 连 ．通 过 对单 片机进 行 编程 ，使 数据 从 Ｃ １：２高四位 输 出经驱 动 电路 放 大后
控制步进 电机 ，使其按照单 片机编写的程序进行按步骤的正序旋转或逆序旋转．
关键词： 精简指令集 ； 单片机 ； 步进 电机； 看门狗
中图分 类 号 ： ＴＰ３６８、１ 文 献标 识 码 ： Ａ
步进 电机 是一 种将 电脉 冲转化 为角 位移 的
执行机 构 ，即当步进驱 动器接 收到 一个脉 冲信
号 ，它就驱动 步进 电机按设定 的方 向转动 一个固
定 的角度 （即步钜角 ）．步进 电机 通过控制脉 冲个
数来控制角位 移量 ，从 而达到准确定位 的 目的；
同时通过控 制脉 冲频率来 控制 电机转 动的速度
和加速度 ，从而达 到调速的 目的ｌ１ Ｊ．
ｍ ０Ｓ８５１５单 片 机 是 ＡＴＭＥＬ 公 司 在
ＡＴ８９系列单 片机 基础 上 开 发 出 的 一种 采 用 精
简指令 集 （ＲＩＳＣ）的新型 ＡＶＲ单 片机 ，它是 用一
个时钟周期执行一条指令 ，因此 ，可以每 ＭＨｚ实
现 １ＭＩＰＳ 的 处 理 能 力［２ ３．采 用 冗 余 指 令 集
（ＣＩＳＣ）的传统单 片机 ＭＣＳ－５１每 １２个 时钟周期
才能处理一 条指令 ，因此 ，在相 同的晶振 驱动下
ＡＶＲ 单 片 机 要 比 ＭＣＳ－５１单 片 机 快 １２倍 ，且
ＡＶＲ单 片机 内部集 成了硬 件“看 门狗”电路 ，可
以有效地 控制 程序 的跑飞 ．所 以，采用 ＡＶＲ单
片机的步进 电机控制系统 在控制精度 和抗干 扰
方面 比 ５１单 片机 控制系统有着显 著的优势 ．
１ 硬件 结构 与基本原理
步进 电机控 制 系统 由单 片机 、驱 动 电路 、步
进 电 机 等 组 成 ．系 统 所 用 的 步 进 电 机 为
３５４６ＢＹＪ４６型四相八 拍永磁式步进电机，其工 作
电压 为直流 １２ Ｖ，单片机用 ＡＴ９０Ｓ８５１５，并 配以
时钟电路 、“看 门狗”复位 电路 等．系统驱 动 电路
由专用 驱动 芯片 ＵＬＮ２８０３与 外 部分立元 器件
组合而成 ．由 ＡＶＲ单片机 ＡＴ９０Ｓ８５１５产生 的脉
冲信号按 照 ３５ＢＹＪ４６型 四相 八拍 步进 电机 的励
磁顺序进行信号分配 ，信号经过驱 动电路功率放
大后 ，再 与步进 电机相应 励磁 线圈 的引脚相 连，
即可驱动步进 电机 、
步进电机控制 系统工作原 理如 图 １所示 ．
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图 １ 工作原理框图
ＡＶＲ单 片 机 ＡＴ９０Ｓ８５１５共 有 ４个 并 行 ８
位 口，Ａ 口、Ｂ口、Ｃ 口、Ｄ 口．由于 ＡＴ９０Ｓ８５１５需
要用 ＋５ Ｖ直流电压供 电，每个并 行 口引脚输 出
最大 电 压 不 超 过 ５ Ｖ，输 出 电 流 最 大 为 ２０
ｍＡ【 ，但 ３５ＢＹＪ４６型 四 相 八拍 电机 需 要 １２ Ｖ
直流电压供 电 ，因此，从 ＡＴ９０Ｓ８５１５单片机 Ｃ 口
输 出的信号 不足 以控制 步进 电机 ，所 以必须加上
驱动电路 （即 ＵＬＮ２８０３）．步进 电机 控 制系 统 中
将 ＡＴ９０￥８５１５ Ｃ口的高 四位 ＰＣ４一ＰＣ７与驱动
电路 接 口芯 片 ＵＬＮ２８０３的 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 四个 引脚
相 连 ，经 ＵＬＮ２８０３驱动 放大后 输 出到 ３５ＢＹＪ４６
收 稿 日期 ： ２００４—０９—２２
作者简 介 ： 安然然（１９８０一），男 ，辽宁 沈 阳人，助教，在读硕士研 究生 ，主要从事单片机应 用 的研究
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