原创 【TI博客大赛】基于MSP430单片机的电机控制

单片机应用中，很多控制领域都涉及电机驱动，本文介绍基于MSP430系列单片机实现的步进电机控制器，首先介绍步进电机控制器的电路设计，然后介绍步进电机的软件的设计。

在控制系统中，步进电机使用非常广泛。由于利用单片机实现的步进电机具有控制成本低。使用灵活等特点，所以越来越多的引起人们的重视。步进电机是数字控制电机，它将格脉冲信号转变成角位移，即给一个那脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合单片机的控制。步进电机可分为反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机。不仅电机区别于其他电机的最大特点是：它是通过输入脉冲信号来控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路发送不同的控制信号就可以控制步进电机的不同的动作，如图1所示为整个系统的框图：

图1（系统框图）

在本系统中，驱动芯片采用的是UC3717A。根据图1的原理框图，下面具体介绍各部分的电路设计。

一、硬件电路设计

整个系统硬件电路包括电源及复位电路、驱动电路和单片机电路，下面是各个电路的具体分析。

1、电源电路

在该系统中，由于UC3717A的Vm管脚的最小电压为10V，本系统中对该管脚的供电为12V，另外，UC3717A芯片的工作电压为5V，因此本电路的电源电路必须提供12V、5V和3.3V的电压。

12V转5V电路采用TL750L05CD芯片来实现，如图2所示：

图2（12V转5V电路）

为了使输出电源纹波小，在输出部分用了一个1uF的电容进行滤波处理，另外在芯片的输入管脚也放置了0.1uF和1uF的电容，减小输入管脚受到的干扰。

3.3V电源电路

3.3V电源电路采用TI公司的TPS73033芯片作为电源芯片。该电源芯片输出电压为3.3V，电流为200mA，能满足本系统的功耗要求，如图3所示为具体的电路图：

图3（3.3V电源电路）

由图3可以看到，该电源电路很简单，只需要简单的外围器件。为了减小干扰，输入输出都加了滤波电容。

另外复位电路与扫描键盘设计一致，在此不作专门介绍。

2、驱动电路

电机的驱动电路主要由驱动芯片组成，有前面的介绍可知：本系统使用的电机驱动芯片为UC3717A。UC3717A芯片使用非茶馆简单，它通过3个输入管脚（PHASE、I1和I0）接收输入的信号，在两个输出管脚（Aout和Bout）上输出相应的控制信号。由于UC3717A包含1个H桥，因此使用两个UC3717A就能构成完整的驱动电路，如图4所示：

图4（驱动电路）

图4所示知识驱动电路的一部分，因为UC3717A芯片只有一个H桥，因此完成整个驱动电路需要两个图4中的电路。在该接口电路中，PHASE、I1、和I0三个管脚分别于单片机相连。Aout和Bout与电机相连。由图4可以看出，该芯片的工作电压为5V，而单片机的工作电压为3.3v，但是根据UC3717A芯片的数据手册可以看出，该芯片的数字管脚可以与单片机的I/O端口直接连接，因此PHASE、I1和I0三个管脚与单片机的I/O端口进行连接时，不需要进行电平转换。

3、单片机电路

为了节约成本，本系统采用MSP430F122单片机。单片机的主要电路完成与UC3717A芯片的接口。单片机与UC3717A芯片的接口主要通过单片机的一半I/O端口与UC3717A芯片的三个输入管脚（PHASE、I1和I0）进行连接。虽然单片机与UC3717A芯片的供电电压不同，但是由于UC3717A芯片的输入高电平最小为2v，而MSP430单片机输出的高电平大于2v，因此接口不需要电平转换。另外，单片机还利用P1端口设置了几个按键，通过使用按键起到一定的控制功能，在设计按键的时候，利用P1端口管脚的中断功能来实现，并且选用低电平触发中断的方式。整个系统的单片机电路十分简单，如下图5所示：

图5（单片机电路）

在图5中，为了减小电源管脚的干扰，采用了两个电容进行滤波处理。另外，单片机的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3分别接按键电路，具体的按键电路如图6所示：

图6（按键电路）

在图6中，单片机的一般I/O端口对应一个按键输入，这样的按键电路实现比较简单，只需要分别从不同的管脚读值就可以获得相应的输入值，程序实现也比较简单。

二、软件设计

本系统的软件主要包括初始化程序，电机驱动程序和主处理程序。您可以由此下载所有的源程序：