na 2024/10/10 322

Sprievodca použitím PIC16F877A pre krokové motorové projekty

Mikrokontrolér PIC16F877A sa široko používa v mnohých elektronických projektoch, pretože ponúka dobrú rovnováhu k funkciám a ľahkému použitiu.V tejto príručke sa podrobne pozrieme na PIC16F877A a pokrývame všetko od jeho modelov Pinout a CAD až po jeho použitie pri kontrole krokových motorov.Či už vytvárate jednoduché zariadenie alebo komplexný projekt automatizácie, pochopíte, ako pripojiť a ovládať motory pomocou tohto mikrokontroléra, vám pomôže dosiahnuť najlepšie výsledky.

Katalóg

PIC16F877A Konfigurácia PIN

CAD modely pre PIC16F877A

PIC16F877A Diagram Symbol

PIC16F877A PCB stopa

3D model

PIC16F877A Vnútorná štruktúra

Podrobné technické špecifikácie

Typ	Parameter
Dodací čas továrne	7 týždňov
Pripevniť	Cez otvor
Montáž	Cez otvor
Balenie	40-DIP (0,600, 15,24 mm)
Počet kolíkov	40
Konvertory údajov	A/D 8x10b
Počet I/OS	33
Časovače strážnych psov	Áno
Prevádzková teplota	-40°C ~ 85°C ta
Balenie	Trubica
Séria	Publica® 16f
Uverejnený	1997
Kód JESD-609	e3
Kód PBFREE	Áno
Stav	Aktívny
Úroveň citlivosti vlhkosti (MSL)	1 (neobmedzený)
Počet ukončení	40
Kód ECCN	Ucho99
Terminál	Matte Tin (SN) - žíhaný
Dodatočná funkcia	Pracuje pri minimálnom dodávke 4 V
Koncová poloha	Dvojitý
Napájacie napätie	5V
Časť	20 MHz
Základné číslo dielu	Pic16f877a
Počítať	40
Napájacie napätie-max (VSUP)	5,5 V
Napájacie zdroje	5V
Napájacie napätie (VSUP)	4,5 V
Rozhranie	I2C, SPI, SSP, UART, USART
Veľkosť pamäte	14 kB
Typ oscilátora	Vonkajší
Nominálny prúdový prúd	1,6 mA
Baran	368 x 8
Napätie - napájanie (VCC/VDD)	4V ~ 5,5 V
UPS/UCS/Periférny ICS typ	Mikrokontrolér, RISC
Základný procesor	Publica
Obvody	Brow-out detekcia/reset, Por, pwm, wdt
Typ programu	Blesk
Veľkosť jadra	8-bitový
Veľkosť pamäte	14 kB (8k x 14)
Konektivita	I2C, SPI, UART/USART
Bitka	8
Čas	20 µsiež
Má ADC	Áno
DMA	Nie
Šírka dátovej zbernice	8b
Počet časovačov/počítadiel	3
Šírka adresy	8b
Hustota	112 kb
Veľkosť EEPROM	256 x 8
Rodina CPU	Publica
Počet kanálov ADC	8
Počet kanálov PWM	2
Počet kanálov I2C	1
Výška	4,06 mm
Dĺžka	52,45 mm
Šírka	14,22 mm
Dosiahnuť SVHC	Žiadny SVHC
Tvrdenie ožarovania	Nie
Status Rohs	ROHS3 kompatibilný
Bezplatný	Bezplatný

Pochopenie krokových motorov

Krokový motor je typ elektrického motora, ktorý sa pohybuje skôr v konkrétnych krokoch ako v nepretržitom pohybe ako tradičné motory.Tieto kroky krokov sa meria v stupňoch, ktoré sa môžu líšiť v závislosti od aplikácie.

Krokové motory môžu fungovať v rôznych režimoch: vlnová jednotka, plná jednotka a polovičná jednotka.Každý režim riadi, ako sú motorové fázy pod napätím, ovplyvňujú jeho výkon a robí ho vhodný na rôzne použitia.

V režime Wave Drive je súčasne napájaná iba jedna fáza motora.Tento jednoduchý riadiaci režim je užitočný pre situácie, keď je výkonová účinnosť uprednostňovaná pred krútiacim momentom, napríklad v základných úlohách automatizácie, kde je potrebný minimálny počiatočný prúd.

Celý režim pohonu napája dve fázy súčasne.To má za následok vyšší výkon krútiaceho momentu, pretože dve cievky spolupracujú, čo je ideálne pre aplikácie, kde je potrebná presnosť a sila, napríklad v robotike a CNC strojoch.

Režim polovičného pohonu kombinuje vlastnosti vlny a plného pohonu striedavou energiou jednej fázy a dvoch fáz.Tento prístup poskytuje menšie veľkosti krokov a efektívne zdvojnásobuje rozlíšenie motora.Half Drive je najvhodnejšia pre aplikácie, ako je 3D tlač a jemné vybavenie, kde je nevyhnutný hladký pohyb a presné umiestnenie.

Pri výbere krokového motora pre konkrétne použitie zvážte operačné prostredie.Pri úlohách s vysokou presnosťou sa odporúča režim polovičného pohonu na zabezpečenie hladkých prechodov a znížených vibrácií.V prípade projektov zameraných na úspory energie môže byť vhodnejší režim Wave Drive.

Výber správneho režimu vyžaduje vyváženie faktorov, ako je krútiaci moment, rýchlosť a komplexnosť systému.Výber správneho režimu môže významne ovplyvniť výkonnosť motora a celkovú účinnosť vášho systému.

Pripojenie krokového motora s PIC16F877A

Na pripojenie krokového motora s a Pic16f877a mikrokontrolér, môžete použiť tranzistorové pole ULN2003.Tento integrovaný obvod navrhnutý pre vysokopostavené motory obsahuje sedem párov Darlingtonu.Nižšie port bity mikrokontroléru sú spojené so vstupnými kolíkmi (1B, 2B, 3B, 4B) ULN2003, zatiaľ čo jeho výstupné kolíky (1c, 2c, 3c, 4c) sa pripájajú k kolíkom krokového motora.Bežné kolíky motora a kolík COM ULN2003 sú pripojené k napájaniu 12 V.

Krokové motory sa bežne používajú pre aplikácie, ktoré vyžadujú presné riadenie pohybu.Prevádzajú digitálne impulzy na mechanickú rotáciu, vďaka čomu sú ideálne pre zariadenia, ako sú stroje CNC a 3D tlačiarne, kde musí byť starostlivo regulovaná poloha a rýchlosť.

ULN2003 hrá kľúčovú úlohu pri kontrole krokových motorov kvôli svojej schopnosti zvládnuť vysoký prúd a ľahké prepojenie s mikrokontrolérmi.Po pripojení k PIC16F877A sa na riadenie krokového motora používajú nižšie časti portD.Táto konfigurácia poskytuje presné ovládanie krokov a zabezpečuje presný pohyb a polohovanie.

Použitie ULN2003 v nastaveniach riadenia motora je v aplikáciách v reálnom svete veľmi spoľahlivé.Pomáha minimalizovať problémy, ako sú zmeškané kroky alebo nesprávne umiestnenie, čím sa zlepšuje celkový výkon.Pravidelná údržba a kalibrácia založená na údajoch o použití môže ďalej optimalizovať funkciu motora, čím sa zabezpečí dlhodobá stabilita a presná prevádzka.

Nastavenie rýchlosti krokového motora

Kroková rýchlosť motora je možné presne modifikovať pomocou simulačného softvéru Proteus.Prístupom k nastaveniam motora prostredníctvom „Upraviť vlastnosti“ je možné vykonať parametre, ako napríklad počet krokov a krok kroku.Napríklad 200-krokový motor rozdeľuje úplnú rotáciu (360 °) do 200 krokov, čím sa každý krok vykresľuje 1,8 °.Zmena týchto nastavení v proteuse sa počas simulácie dynamicky odráža.

V praxi sa Stepper Motors často používajú v odvetviach, kde je rozhodujúca presná kontrola pohybu, napríklad v CNC strojoch a robotike.Upravenie uhla kroku a počet krokov jemné doladenie motora, aby sa dosiahol presný pohyb potrebný na konkrétne úlohy.

Zmena parametrov motora kroku ovplyvňuje výkonnostné charakteristiky, ako je krútiaci moment a rozlíšenie.Napríklad zvýšenie počtu krokov vo všeobecnosti zvyšuje rozlíšenie, ale môže mať vplyv na čas krútiaceho momentu a odozvy.Pochopenie týchto kompromisov prostredníctvom simulácie pomáha pri prijímaní informovaných rozhodnutí.

Nuantná perspektíva ukazuje, že iteračné úpravy, po ktorých nasledujú praktické pokusy, vedú k robustnejšiemu návrhu motora.Zabezpečenie toho, aby digitálne simulácie úzko odrážali výsledky v reálnom svete, je kritické.Nuansy konfigurácie nevlastného motora skutočne spočívajú v zasiahnutí rovnováhy medzi teoretickou presnosťou a praktickou uskutočniteľnosťou.

Programovanie krokového motora s PIC16F877A

Táto časť sa vzťahuje na to, ako naprogramovať krokový motor pomocou mikrokontroléra PIC16F877A, vysvetľuje rôzne režimy riadenia a poskytuje praktické usmernenie pre efektívnu implementáciu.

Tu je základný príklad kódu na demonštráciu ovládača krokového motora pomocou celého režimu pohonu:

void main ()

{

TRISD = 0B00000000;// Nastaviť port ako výstup

Portd = 0b1111111;// Inicializujte PortD

robiť

{

PortD = 0B00000011;// napájajte súčasne dve fázy

LEAST_MS (500);// 0,5 sekundové oneskorenie

PortD = 0B00000110;

LEAST_MS (500);

PortD = 0B00001100;

LEAST_MS (500);

PortD = 0B00001001;

LEAST_MS (500);

} while (1);// slučka na neurčito

}

V tomto kóde je PortD PIC16F877A nakonfigurovaný ako výstupný port na ovládanie motora kroku cez ovládač ULN2003.Sekvencia príkazov energizuje dve fázy krokového motora súčasne, čo je charakteristické pre režim úplného pohonu.Tento režim drží rotor v pevnej polohe s maximálnym krútiacim momentom, ale zvyčajne spotrebuje viac energie.

Celý režim pohonu nie je jediný spôsob, ako ovládať motorové motory.Režimy pohonu vĺn a polovičná jednotka poskytujú alternatívy založené na konkrétnych požiadavkách.Wave Drive napája naraz iba jednu fázu, čo znižuje spotrebu energie, ale vedie k nižšiemu krútiacim momentom.Polovica pohonu sa strieda medzi jednou a dvoma fázami, ktorá ponúka vyššie rozlíšenie a plynulejší pohyb.

Pri programovaní krokových motorov vyberte režim jazdy, ktorý najlepšie vyhovuje vašim potrebám, či už ide o presné umiestnenie, výkonovú účinnosť alebo maximálny krútiaci moment.

Praktické aplikácie krokových motorov

Vlastné motory sa v mnohých odvetviach široko používajú z dôvodu ich schopnosti poskytovať presnú kontrolu a spoľahlivý výkon.Vďaka ich všestrannosti sú vhodné pre všetko od automobilov a domácich spotrebičov až po priemyselné stroje a zdravotnícke pomôcky.

V automobilovom svete hrajú krokové motory kľúčovú úlohu pri riadení systémov, ako je škrtiaca klapka, svetlomety a klimatizácia.Pomáhajú doladiť tieto komponenty a zaisťujú, že vozidlá bežia hladko a efektívne.Medzitým v kancelárskych zariadeniach, ako sú tlačiarne a fotokopiery, postupné motory zvládajú úlohy, ako je napríklad kŕmenie papiera a umiestnenie atramentu.Táto presnosť zaisťuje konzistentnú kvalitu tlače a plynulú prevádzku v priebehu času.

Doma sa spotrebiče, ako sú práčky a umývačky riadu, spoliehajú na nevlastné motory na reguláciu prietoku vody a rotácie bubna, čím zabezpečujú, že všetko funguje bez problémov.V priemyselných prostrediach sú krokové motory rozhodujúce pre prevádzku strojov CNC a robotických zbraní, kde poskytujú presné pohyby potrebné pre vysokú presnú výrobu.

Bezpečnostné systémy majú úžitok aj zo spoľahlivého pohybu krokových motorov.V zariadeniach, ako sú sledovacie kamery a automatizované zámky, umožňujú krokové motory hladké a presné umiestnenie, čo je nevyhnutné pre efektívne monitorovanie a bezpečnosť.V zdravotníctve sa Stepper Motors používajú v zdravotníckych pomôckach, ako sú infúzne čerpadlá a zobrazovacie zariadenie, kde ponúkajú presnú kontrolu potrebnú na bezpečnú a presnú prevádzku.

Keďže sa technológia neustále vyvíja, očakáva sa, že Stepper Motors nájdu ešte viac aplikácií v rozvíjajúcich sa oblastiach, ako sú robotika a autonómne vozidlá.Ich pokračujúci rozvoj pravdepodobne povedie k ešte väčšej presnosti a efektívnosti, čím sa rozšíri ich úlohu v rôznych odvetviach.

Porovnateľné časti mikrokontrolérov

Číslo dielu	Pic16f877a-i/p	Pic16f77-i/p	Pic16f74-i/p	Pic16f777-i/p
Výrobca	Technológia mikročipov	Technológia mikročipov	Technológia mikročipov	Technológia mikročipov
Balenie	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)	40-DIP (0,600, 15,24 mm)
Počet kolíkov	40	40	40	40
Šírka dátovej zbernice	8 b	8 b	8 b	8 b
Počet I/O	33	33	33	36
Rozhranie	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, SSP, UART, USART	I2C, SPI, UART, usart
Veľkosť pamäte	14 kb	7 kb	14 kb	14 kb
Napájacie napätie	5 V	5 V	5 V	5 V
Obvody	Brow-out detekcia/reset, Por, pwm, wdt	Brow-out detekcia/reset, Por, pwm, wdt	Brow-out detekcia/reset, Por, pwm, wdt	Brow-out detekcia/reset, Por, pwm, wdt
Porovnať	Pic16f877a-i/p Vs Pic16f77-i/p	Pic16f877a-i/p Vs Pic16f77-i/p	Pic16f877a-i/p Vs Pic16f74-i/p	Pic16f877a-i/p Vs Pic16f777-i/p

Často kladené otázky [FAQ]

1. Čo používa krokový motor na generovanie mechanického pohybu?

Krokový motor generuje mechanický pohyb pomocou elektrických impulzov.

2. Čo robí krokový motor?

Krokový motor sa pohybuje v diskrétnych krokoch.

3. Ako sa merajú krokové motory?

Krokové motory sa merajú v stupňoch.

4. Koľko krokov podnikne krokový motor?

Krokový motor sa pohybuje po jednom kroku.

5. Koľko režimov excitácie má krokový motor?

Krokový motor má tri excitačné režimy.

6. Aký je najjednoduchší spôsob pripojenia krokového motora?

Najjednoduchší spôsob je pripojenie k mikrokontroléru PIC16F877A.

7. Koľko vstupných kolíkov z ULN2003 je pripojených k najnižším významným kúskom Portd mikrokontroléru?

Štyri vstupné kolíky sú pripojené k najnižším významným bitom portd mikrokontroléru