舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:1616
| 舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计 | |
| ［ 作者：杨子夫 米良川 李德升 王云博 刘军 罗玉平 |
摘 要：介绍了舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计。电路采用74373锁存，74ls244和uln2003作电压和电流驱动，单片机at89c52作工作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时复用方式，实时更新各个电机的速度和方向。
关键词：单片机，中断服务，速度累加计数器，归一化速度
在中国科大首届机器人舞蹈比赛中（中央10台节目转播），我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作，荣获一等奖。电路采用74373锁存，74ls244和uln2003作电压和电流驱动，单片机（atc52）作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时利用方式，实时更新各个电机的速度、方向。整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。
1 步进电机简介
步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。本文以四相制为例介绍其内部结构。图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。
2 四相五线制步进电机的驱动电路
电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。我们利用了单片机的i/o端口，通过74373锁存，由74ls244驱动，uln2003对信号进行放大。8个电机共用4bit i/o端口作为数据总线，向电机传送步进脉冲。每个电机分配1bit的i/o端口用作74373锁存信号，锁存步进电机四相脉冲，经uln2003放大到12v驱动电机运转。
电路原理图（部分）如图2所示。
（1）intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器，可寻址64k字节，共有32个可编程双向i/o口，分别称为p0～p3。该系列单片机上集成8k的rom，128字节ram可供使用。
（2）74ls244为三态控制芯片，目的是使单片机足以驱动uln2003。uln2003是常用的达林顿管阵列，工作电压是12v，可以提供足够的电流以驱动步进电机。关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。
（3）74373是电平控制锁存器，它可使多个步进电机共用一组数据总线。我们用p1.0～p1.7作为8个电机的锁存信号输出端，见表1。
这是一种基于总线分时复用的方式，以动态扫描的方式来发送控制信号，这和高级操作系统里的多任务进程调度的思想一致。这种方法明显的好处是节省i/o口，使系统可以控制更多的步进电机。本电路设计为控制8个。
3 程序设计
传统的步进电机驱动程序利用简单的条件循环来发送脉冲序列，但当电机数目发生变化时，编程繁杂，冗余代码较多，难以做到信号占空比一致，进而产生“抖动”现象。下面提出一种基于中断服务方式，面向舞蹈动作，可实时改变各个电机速度和方向（每200ms可改变一次）的程
| 舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计 | |
| ［ 作者：杨子夫 米良川 李德升 王云博 刘军 罗玉平 |
摘 要：介绍了舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计。电路采用74373锁存，74ls244和uln2003作电压和电流驱动，单片机at89c52作工作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时复用方式，实时更新各个电机的速度和方向。
关键词：单片机，中断服务，速度累加计数器，归一化速度
在中国科大首届机器人舞蹈比赛中（中央10台节目转播），我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作，荣获一等奖。电路采用74373锁存，74ls244和uln2003作电压和电流驱动，单片机（atc52）作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时利用方式，实时更新各个电机的速度、方向。整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。
1 步进电机简介
步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。本文以四相制为例介绍其内部结构。图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。
2 四相五线制步进电机的驱动电路
电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。我们利用了单片机的i/o端口，通过74373锁存，由74ls244驱动，uln2003对信号进行放大。8个电机共用4bit i/o端口作为数据总线，向电机传送步进脉冲。每个电机分配1bit的i/o端口用作74373锁存信号，锁存步进电机四相脉冲，经uln2003放大到12v驱动电机运转。
电路原理图（部分）如图2所示。
（1）intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器，可寻址64k字节，共有32个可编程双向i/o口，分别称为p0～p3。该系列单片机上集成8k的rom，128字节ram可供使用。
（2）74ls244为三态控制芯片，目的是使单片机足以驱动uln2003。uln2003是常用的达林顿管阵列，工作电压是12v，可以提供足够的电流以驱动步进电机。关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。
（3）74373是电平控制锁存器，它可使多个步进电机共用一组数据总线。我们用p1.0～p1.7作为8个电机的锁存信号输出端，见表1。
这是一种基于总线分时复用的方式，以动态扫描的方式来发送控制信号，这和高级操作系统里的多任务进程调度的思想一致。这种方法明显的好处是节省i/o口，使系统可以控制更多的步进电机。本电路设计为控制8个。
3 程序设计
传统的步进电机驱动程序利用简单的条件循环来发送脉冲序列，但当电机数目发生变化时，编程繁杂，冗余代码较多，难以做到信号占空比一致，进而产生“抖动”现象。下面提出一种基于中断服务方式，面向舞蹈动作，可实时改变各个电机速度和方向（每200ms可改变一次）的程
上一篇：计算机接口原理图
相关技术资料- 5-288K×16 ROM及336B RAM存储组合系列探究
- 5-28新款RP2350 微控制器双核双架构设计
- 5-28新一代Wi-Fi MCU芯片应用信息
- 5-28海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）
- 5-282.7V至80V，1.1MHz超专业电流态放大器详解
- 5-28110V，35A集成高精度电流态放大器
- 5-27最新一代Blackwell架构AI处理器制造工艺
- 5-27全球最佳编程模型Claude Opus 4 技术参数
- 5-27110V，35A集成高精度电流态放大器参数应用描述
- 5-27集成分流电阻器的模拟电流态放大器探究
- 5-27SDQ接口1K位串行EPROM技术参数详细详解
- 5-27集成±0.2°C温度传感器产品详细信息
- 相关IC型号
版权所有:51dzw.COM
深圳服务热线：13751165337 13692101218
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607
深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式
深圳服务热线：13751165337 13692101218
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式
把51电子网设为首页 把51电子网加入收藏夹 给51电子网投诉建议
库存上载：service@51dzw.com
版权所有:51dzw.COM 粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn) 服务热线(深圳)：13751165337 13692101218 传真：0755-83035052 投诉电话:0755-83030533
复制成功！