基于PIC单片机的步进电机驱动系统研究.pdf

步进电机是一种将数字控制信号转换成相应的角位移或线位移的机电执行元件。步进电机在众多领域得到了广泛应用，因其成本低廉、体积小、易于开环精确控制以及无累积误差等特点。其广泛应用的原因还包括了可以实现低成本的高精度位置控制。 步进电动机细分驱动技术是由美国学者T.R.Fredrikson提出，这种技术能够减小步进电机的步距角，提高分辨率，消除或减弱电机的振动，从而提高精度。细分驱动技术使步进电机在各个领域的应用更加广泛。 PIC单片机（微控制器）作为工业自动化技术领域的重要组成部分，在步进电机控制系统的设计中扮演了核心的角色。本研究中，PIC单片机的型号为PIC16F1517，它具有高性能、低成本、低功耗的特点，并且具有丰富的指令集以及多种可选的模块功能。 THB7128是一款由SANOYO公司推出的步进电机专用驱动芯片，它集成了电流调节、细分控制、功率放大、保护功能等关键部分。这些功能使它成为控制步进电机的理想选择，而且其应用范围广泛。 在步进电机驱动系统的设计中，控制器发出脉冲信号，经过功率放大后，驱动步进电机旋转。本研究中使用PIC单片机作为控制器，发出的脉冲信号通过专用驱动芯片供给步进电机。上位机通过通讯方式向单片机发送控制命令，单片机则向步进电机发出相应的控制信号。 系统框图显示了驱动系统的主要组成部分，包括上位机通讯电路部分、单片机控制电路部分、驱动电路部分、按键与显示电路部分、电源电路部分等。这些部分共同构成了步进电机驱动系统，实现了从上位机的控制命令到驱动步进电机旋转的全过程。 在控制系统设计中，PIC16F1517单片机作为核心，其工作频率设置为10MHz。为了构成单片机的时钟振荡器，在管脚RA6和RA7之间跨接了微调电容与晶体振荡器。此外，还设计了复位电路，用于系统上电时的自动复位或者通过按键进行手动复位。 系统显示信息采用LCD1602字符型液晶完成，这种液晶的应用简单方便。为了让显示的信息更加丰富，还设计了多页显示方式，并通过独立式按键输入实现翻页功能，输入电路与显示电路设计得非常简单方便。 在驱动电路设计方面，THB7128驱动芯片发挥了关键作用，内部集成了电流调节、细分、功率放大、保护等关键模块，简化了外围电路设计，并提供了可靠的驱动控制。驱动电路的外接部分设计为简洁实用，以确保整个系统的高效稳定运行。 实验结果表明，该步进电机驱动系统在运行过程中电机的振动噪音较小，定位精度得到提高，系统运行平稳，显示了良好的性能。这些测试结果充分展示了基于PIC单片机的步进电机驱动系统设计的优越性和实用性。 总体来看，该研究不仅在技术理论上提供了丰富的参考，同时在实际硬件开发和程序设计方面提供了完整的设计方案和实现方法，对于希望在工业自动化领域进行步进电机控制的工程师和技术人员来说具有很高的实用价值和指导意义。