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stc单片机能控制四个电机吗?

电机 2025-01-22 16:00

一、stc单片机能控制四个电机吗?

如果只是简单的通断控制,是可以控制很多的,任何一个IO口都可以控制一台设备

一个20脚单片机便有15个通用IO口,如果一台设备占2个IO口(单个按键),也可以控制7台

如果 有更多的输入输出信号,还可以选40脚甚至44脚的单片机

二、步进电机如何用单片机控制?

步进电机的驱动是需要驱动器的,驱动器的种类不同,单片机控制的方式也不同,是不能用单片机来直接控制步进电机的。

可以选用现成的驱动器,也可以自己做启动器,比如说L298。

三、电机控制领域,电机的控制芯片如何选择?

32位MCU广泛应用于各个领域,其中工业控制领域是较有特点的一个领域之一。不同于消费电子用量巨大、追求极致的性价比的特点,体量相对较小的工业级应用市场虽然溢价更高,但对MCU的耐受温度范围、稳定性、可靠性、不良率要求都更为严苛,这对MCU的设计、制造、封装、测试流程都有一定的质量要求。

消费电子市场不振,MCU需求逐年下降。受疫情和经济下行影响,消费电子市场承压,需求不振。近年来,整个消费电子市场对MCU的需求占比逐年下降。消费电子热门MCU型号如030、051等型号需求下滑严重。

汽车电子、工控/医疗市场崛起,MCU行业应用占比逐年上升。疫情带动医疗设备市场需求增长,监护类输液泵类、呼吸类为代表的医疗设备持续国产化,带动国产MCU应用增加。而随着智能制造转型推进,以PLC、运动控制、电机变频、数字电源、测量仪器为代表的工控类MCU应用,,占比也在不断增加。

MCU是实现工业自动化的核心部件,如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的主要应用场景——工业机器人为例,为了实现工业机器人所需的复杂运动,需要对电 机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制,而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔,催涨MCU需求。根据Prismark统计,2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元,预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿 美元,年复合增长率约为3%。根据赛迪顾问的数据,2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元,同比增长13.1%。2021年市场规模约达到2600亿元

据前瞻产业研究院,2015年开始,工控行业MCU产品的市场规模呈现波动上升趋势。截至2020年,工控对MCU产品需求规模达到26亿元,预计至2026年,工业控制MCU市场规模达约35亿元

MCU芯片是工控领域的核心部件,在众多工业领域均得到应用,市场规模逐年上涨,随着中国制造2025的稳步推进,MCU规模持续提升,带来更大的市场增量。

MCU芯片能实现数据收集、处理、传输及控制功能,下游应用包括自动化控制、电机控制、工业机器人、仪器仪表类应用等。

工控典型应用场景之一:通用变频器/伺服驱动

【市场体量】根据前瞻产业研究院数据,通用变频市场规模近 560 亿元,同比增长 7%;

【应用场景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA、预驱和IGBT,实现伺服电机驱动等功能。根据电机控制精度的不同要求, 对MCU资源要求有所不同。此处仅以伺服电机为例——

【代表型号】CKS32F407VGT6、 CKS32F407ZIT6

【MCU市场体量】估5.6亿元;用量折合20kk/年,1.67kk/月

工控典型应用场景之二:伺服控制系统

【市场体量】根据睿工业统计数据,通用伺服控制市场规模近 233 亿元,同比增长 35%;

【应用场景】通用MCU/DSP可以搭配FPGA,实现伺服控制功能。

【代表型号】CKS32F407ZGT6、 CKS32F407ZET6

【MCU市场体量】估2.33亿元;用量折合8.32kk/年,690k/月

工控典型应用场景之三:PLC

【市场体量】根据睿工业统计数据,PLC 市场规模近 158 亿元,同比增长 21%;

【应用场景】通用MCU可以应用于可编程逻辑控制器(PLC),用于控制生产过程。

【代表型号】CKS32F103VET6、CKS32F407VGT6

【MCU市场体量】估1.58亿元,用量折合5.64kk /年,470k/月

中国工业控制MCU市场体量为26亿元,属利基市场。在消费电子市场调整回落的时间段内,与汽车电子、医疗板块共同成为MCU市场增长驱动力,这三块领域也是未来各大MCU厂商争夺的主阵地之一。

四、8031单片机如何控制交流电机?

8031单片机本身是不能直接控制交流电机的,因为它只能输出高低电平的数字信号。而交流电机需要通过改变交流电源的频率和相位来实现调速、正反转等功能。因此,需要在8031单片机与交流电机之间加入一个驱动芯片或模块。

常用的交流电机驱动芯片有TA8435H、MOC3041等,这些芯片可以将8031单片机输出的数字信号转换成适合控制交流电机的脉冲信号,并通过功率放大器将信号放大后送到交流电机中。同时,这些芯片还可以实现对交流电机的调速、正反转等功能。

具体来说,控制步骤如下:

1. 将8031单片机的IO口与驱动芯片连接;

2. 驱动芯片内部实现对8031单片机输出信号进行解码,并通过功率放大器将信号送到交流电机中;

3. 根据需求编写程序,在8031单片机中输出相应的控制信号;

需要注意的是,由于涉及到高压和高功率等问题,因此在使用时应注意安全防护,并避免出现短路和过载等情况。

五、51单片机控制步进电机?

用单片机同时是不可能的,当然,时间间隔小到可以接受,跑几个任务,那也可以视为同时。

要实现真正意义上的同时,用FPGA/CPLD是可以完成的。话说回来,也许你的同时并不是说一定严格地同时工作,只是说一个单片机去控制四个步进电机,那就好办多了。一个步进电机,比如4相5线那种,4个IO口可控制一个,四个步进电机就要16个,驱动芯片用ULN2003即可。当然,如果你的IO口不允许使用这么多,那也可以通过串转并的方法,扩展IO口,比如用74HC595,三根IO口控制它,它可以级联,三根线可以控制很多片。一片为8位,两片就为16位,3片为24位 …… 只要加些三极管驱动那三根控制线,三个IO口可控制一串级联的74HC595,得到的扩展IO口,那是相当多的。我用三个IO口控制过5片74HC595,三个IO口一下子就扩展成了40个IO口!!!

六、如何通过蓝牙控制51单片机去控制步进电机转动?

首先买个蓝牙透传模块,就是说蓝牙连接到51单片机后与单片机是以串口通信的方式连接的,比如你用手机和透传模块匹配后发送的蓝牙数据最终到51单片机可以是串口数据,也就是说51上你写串口程序就ok了。

51控制步进电机就不用我说了吧。。网上很多现成的程序。

七、如何控制步进电机?

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种控制电机。在未超载的情况下,步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。也就是说给步进电机使加一个脉冲信号,电机就会转过一个步距角。所以,步进电机是一种线性控制器件,而且步进电机只有周期性的误差而没有累积误差。这样在速度、位置等控制领域,采用步进电机可以使控制变的非常简单。

步进电机有三种类型:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)。

永磁式一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;

反应式一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大,已被逐渐淘汰;

混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此使用步进电机要涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

八、步进电机?如何控制?

本文将为您介绍步进电机的基础知识,包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。

步进电机基础知识

步进电机是一种通过步进(即以固定的角度移动)方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器,通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。

步进电机工作原理

与所有电机一样,步进电机也包括固定部分(定子)和活动部分(转子)。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起,而转子为 永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图,其转子为可变磁阻铁芯。

图1: 步进电机截面图

步进电机的基本工作原理为:给一个或多个定子相位通电,线圈中通过的电流会产生磁场,而转子会与该磁场对齐;依次给不同的相位施加电压,转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。图2显示了其工作原理。首先,线圈A通电并产生磁场,转子与该磁场对齐;线圈B通电后,转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐;线圈C通电后也会出现同样的情况。下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。

图2: 步进电机的步进

步进电机的类型与构造

步进电机的性能(无论是分辨率/步距、速度还是扭矩)都受构造细节的影响,同时,这些细节也可能会影响电机的控制方式。实际上,并非所有步进电机都具有相同的内部结构(或构造),因为不同电机的转子和定子配置都不同。

转子

步进电机基本上有三种类型的转子:

  • 永磁转子:转子为永磁体,与定子电路产生的磁场对齐。这种转子可以保证良好的扭矩,并具有制动扭矩。这意味着,无论线圈是否通电,电机都能抵抗(即使不是很强烈)位置的变化。但与其他转子类型相比,其缺点是速度和分辨率都较低。图3显示了永磁步进电机的截面图。
图3: 永磁步进电机
  • 可变磁阻转子:转子由铁芯制成,其形状特殊,可以与磁场对齐(请参见图1和图2)。这种转子更容易实现高速度和高分辨率,但它产生的扭矩通常较低,并且没有制动扭矩。
  • 混合式转子:这种转子具有特殊的结构,它是永磁体和可变磁阻转子的混合体。其转子上有两个轴向磁化的磁帽,并且磁帽上有交替的小齿。这种配置使电机同时具有永磁体和可变磁阻转子的优势,尤其是具有高分辨率、高速度和大扭矩。当然更高的性能要求意味着更复杂的结构和更高的成本。图3显示了这种电机结构的简化示意图。线圈A通电后,转子N磁帽的一个小齿与磁化为S的定子齿对齐。与此同时,由于转子的结构,转子S磁帽与磁化为N的定子齿对齐。尽管步进电机的工作原理是相同的,但实际电机的结构更复杂,齿数要比图中所示的更多。大量的齿数可以使电机获得极小的步进角度,小至0.9°。
图4: 混合式步进电机

定子

定子是电机的一部分,负责产生转子与之对齐的磁场。定子电路的主要特性与其相数、极对数以及导线配置相关。 相数是独立线圈的数量,极对数则表示每相占用的主要齿对。两相步进电机最常用,三相和五相电机则较少使用(请参见图5和图6)。

图5: 两相定子绕组(左)和三相定子绕组(右)
图6:两相单极定子(左)和两相双极定子(右)。在A +和A-之间施加正电压时产生的磁场用字母N和S表示。

步进电机的控制

从上文我们知道,电机线圈需要按特定的顺序通电,以产生转子将与之对齐的磁场。可以向线圈提供必要的电压以使电机正常运行的设备有以下几种(从距离电机更近的设备开始):

    • 晶体管桥:从物理上控制电机线圈电气连接的设备。晶体管可以看作是电控断路器,它闭合时线圈连接到电源,线圈中才有电流通过。每个电机相位都需要一个晶体管电桥。
    • 预驱动器:控制晶体管激活的设备,它由MCU控制以提供所需的电压和电流。
    • MCU:通常由电机用户编程控制的微控制器单元,它为预驱动器生成特定信号以获得所需的电机行为。

图7为步进电机控制方案的简单示意图。预驱动器和晶体管电桥可以包含在单个设备中,即驱动器。

图7: 电机控制基本方案

步进电机驱动器类型

市面上有各种不同的 步进电机驱动器,它们针对特定应用具有不同的功能。但其最重要的特性之一与输入接口有关,最常见的几种输入接口包括:

  • Step/Direction (步进/方向) –在Step引脚上发送一个脉冲,驱动器即改变其输出使电机执行一次步进,转动方向则由Direction引脚上的电平来决定。
  • Phase/Enable(相位/使能) –对每相的定子绕组来说,Enable决定该相是否通电, Phase决定该相电流方向,。
  • PWM – 直接控制上下管FET的栅极信号。

步进电机驱动器的另一个重要特性是,除了控制绕组两端的电压,它是否还可以控制流过绕组的电流:

  • 拥有电压控制功能,驱动器可以调节绕组上的电压,产生的扭矩和步进速度仅取决于电机和负载特性。
  • 电流控制驱动器更加先进,因为它们可以调节流经有源线圈的电流,更好地控制产生的扭矩,从而更好地控制整个系统的动态行为。

单极/双极电机

另一个可能对电机控制产生影响的特性是其定子线圈的布置,它决定了电流方向的变化方式。为了实现转子的运动,不仅要给线圈通电,还要控制电流的方向,而电流方向决定了线圈本身产生的磁场方向(见图8)。

步进电机可以通过两种不同的方法来控制电流的方向。

继续阅读 >>>请点击下方链接进入MPS官网查看全文:

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九、单片机如何控制两个步进电机同步?

根据我的实战经验,不要用同一路输出,这样在实际运用过程中万一一台失步你将如何是好?为了确保良好同步,其一两台步进电机型号相同、驱动器型号相同、细分数相同,其二独立的原点信号,其三每做完一个循环时间允许的情况下各自找一次“原点”,其三正常运行过程中两路方向信号和脉冲性号在同一语句里发出。如果你严格做到上述三点,同步就不是问题!

十、应该如何写大学工科论文,比如说基于单片机步进电机控制?

论文的格式在一般在学校网站的相关位置上会有一个明确的文档进行说明,类似“毕业论文(设计)格式要求”之类的,会对论文封面、扉页的样式、各章节标题、内容、图表的格式、参考文献的格式等等进行详细说明。如果找不到,那就找一些往年本校的论文看看,或者找找几位已经读研的师兄师姐借阅他们当年的论文,询问他们在哪里可以找到本校毕业设计的格式说明文档。

资料的收集主要还是通过图书馆和电子图书馆去查找。在图书馆借阅相关书籍是其中重要的手段,书籍比论文等资料更系统全面,对初次涉及的领域还是很有帮助的。论文和其它的相关资料的收集主要是通过网络来实现的。目前基本上所有 的高校都有电子图书馆,而且基本上都购买了电子论文的数据库,可以在校内使用校园网从本校的图书馆网站中找到电子资源》中国知网或万方数据,从中检索寻找相关领域的论文。还有,单片机控制和步进电机控制两个方面的论坛也是非常多的,在你遇到一些问题的时候,可以找一个相关的论坛去提问。