第三节、电机定速转动【51单片机-L298N-步进电机教程】

摘要：本节介绍用定时器定时的方式，精准控制脉冲时间，从而控制步进电机速度

一、计算过程
电机每一步的角速度等于走这一步所花费的时间，走一步角度等于步距角，走一步的时间理解为一步距时间
$$w=\frac{step}{t}\dots \dots ①$$

w:角速度(°/s)
step:步距角(°)
t:步距时间(s)

L298N驱动步进电机有三种模式：单相4拍、双相4拍、8拍，对于二相四线步进电机，4拍步距角为1.8度，8拍等效步距角为1.8/2=0.9度，每走一步转动的角度为step/X,带入①式
$$w=\frac{step}{t\ast X}\dots \dots ②$$
X:转动模式（4拍模式:X=1     8拍模式:X=2）

电机速度通常使用单位为转速RPM(转/分)，角速度（°/S）与转速之间的转换关系
$$w=6\ast n\dots \dots ③$$

n：转速（RPM）

将③带入②可得：
$$t=\frac{step}{6\ast n\ast X}\dots \dots ④$$

至此得到了步进电机转动一步的时间t

采用51单片机16位溢出定时器的模式去定时，可以得到：
$$C=65536-t\ast \frac{Xtal}{12}\dots \dots ⑤$$

C:16位溢出定时器初值
Xtal：晶振频率

1.5 将④带入⑤可得：
$$C=65536-\frac{step\ast Xtal}{72\ast X\ast n}\dots \dots ⑥$$

1.6 对于二相步进电机步距角为step=1.8°,带入之后可得：
$$C=65536-\frac{Xtal}{40\ast X\ast n}\dots \dots ⑦$$

至此得到了转速n与定时初值C的函数关系

二、举例计算
二相四线电机，八拍模式，单片机晶振频率为12000000，设定转速为100RPM，带入⑦可得：
$$C=65536-\frac{12000000}{40\ast 2\ast 100}=64036$$

定时器0初值高8位TH0= C/256=0XFA
定时器0初值低8位TL0= C%256=0X24

提供一个L298N速度计算程序：
百度网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1ULyl8-90rLv0wAh8oKfO8A
提取码: 7hmi

三、测试
烧录hex文件后，单片机上电，电机会以100RMP速度匀速转动
Proteus仿真

四、功能扩展
扩展1
① 增加4个按键，控制电机启停、方向、速度加减
② 增加数码管，显示信息

扩展2
① 增加4个按键，控制电机启停、方向、速度加减
② 增加1602LCD，显示信息

五、总结
至此一个基本的电机定速驱动程序完成，通过调整定时时间，可以精确调整电机的转速
此种方式利用定时器精确定时能力，从而控制电机转速，是后续电机加减速运动的理论基础

六、附件（网盘内keil源码为付费资源，提供答疑，Proteus免费）
百度网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1233yaX11T1lfsEnvXBTdtg
提取码: qk6j

↓↓↓点击下方目录，查看L298N系列全部文章