บน 10/10/2024 6,599

คำแนะนำเกี่ยวกับการใช้ PIC16F877A สำหรับโครงการ Stepper Motor

ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการอิเล็กทรอนิกส์หลายโครงการเนื่องจากมีคุณสมบัติที่สมดุลและใช้งานง่ายในคู่มือนี้เราจะดู PIC16F877A อย่างใกล้ชิดครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่รุ่น Pinout และ CAD ไปจนถึงการใช้งานในการควบคุมมอเตอร์สเต็ปไม่ว่าคุณจะสร้างอุปกรณ์ที่เรียบง่ายหรือโครงการระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนการทำความเข้าใจวิธีการเชื่อมต่อและควบคุมมอเตอร์โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้จะช่วยให้คุณได้รับผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

แคตตาล็อก

การกำหนดค่า PIC16F877A PIN

รุ่น CAD สำหรับ PIC16F877A

สัญลักษณ์ไดอะแกรม PIC16F877A

PIC16F877A FOETPRINT

รุ่น 3 มิติ

PIC16F877A โครงสร้างภายใน

ข้อกำหนดทางเทคนิคโดยละเอียด

พิมพ์	พารามิเตอร์
เวลานำโรงงาน	7 สัปดาห์
ติดตั้ง	ผ่านรู
ประเภทการติดตั้ง	ผ่านรู
แพ็คเกจ / เคส	40-dip (0.600, 15.24mm)
จำนวนพิน	40
ตัวแปลงข้อมูล	A/D 8x10b
จำนวน I/OS	33
ตัวจับเวลาสุนัขเฝ้าบ้าน	ใช่
อุณหภูมิการทำงาน	-40C ~ 85c ta
การบรรจุหีบห่อ	หลอด
ชุด	รูปถ่าย 16F
ที่ตีพิมพ์	ปี 1997
รหัส JESD-609	E3
รหัส pbfree	ใช่
สถานะชิ้นส่วน	คล่องแคล่ว
ระดับความไวต่อความชื้น (MSL)	1 (ไม่ จำกัด )
จำนวนการยุติ	40
รหัส ECCN	หู 99
เทอร์มินัลเสร็จสิ้น	Matte Tin (SN) - อบอ่อน
คุณสมบัติเพิ่มเติม	ทำงานที่อุปทานขั้นต่ำ 4V
ตำแหน่งเทอร์มินัล	คู่
แรงดันไฟฟ้า	5V
ความถี่	20MHz
หมายเลขชิ้นส่วนฐาน	pic16f877a
จำนวนพิน	40
จัดหาแรงดันไฟฟ้า-แม็กซ์ (VSUP)	5.5V
แหล่งจ่ายไฟ	5V
จ่ายแรงดันไฟฟ้า-มิน (VSUP)	4.5V
ส่วนต่อประสาน	i2c, spi, ssp, uart, usart
ขนาดหน่วยความจำ	14KB
ประเภทออสซิลเลเตอร์	ภายนอก
แหล่งจ่ายไฟเล็กน้อย	1.6ma
ขนาดแรม	368 x 8
แรงดันไฟฟ้า - อุปทาน (VCC/VDD)	4V ~ 5.5V
ประเภท UPS/UCS/อุปกรณ์ต่อพ่วง ICS	ไมโครคอนโทรลเลอร์, RISC
โปรเซสเซอร์หลัก	รูปถ่าย
อุปกรณ์ต่อพ่วง	การตรวจจับ/รีเซ็ตสีน้ำตาลออก, POR, PWM, WDT
ประเภทหน่วยความจำโปรแกรม	แฟลช
ขนาดหลัก	8 บิต
ขนาดหน่วยความจำโปรแกรม	14KB (8K x 14)
การเชื่อมต่อ	I2C, SPI, UART/USART
ขนาดบิต	8
เวลาเข้าถึง	20 µS
มี ADC	ใช่
ช่อง DMA	เลขที่
ความกว้างของบัสข้อมูล	8B
จำนวนตัวจับเวลา/เคาน์เตอร์	3
ที่อยู่ความกว้างของรถบัส	8B
ความหนาแน่น	112 kb
ขนาด eeprom	256 x 8
ครอบครัว CPU	รูปถ่าย
จำนวนช่อง ADC	8
จำนวนช่อง PWM	2
จำนวนช่อง I2C	1
ความสูง	4.06 มม.
ความยาว	52.45 มม.
ความกว้าง	14.22 มม.
ไปถึง SVHC	ไม่มี SVHC
การชุบแข็งของรังสี	เลขที่
สถานะ ROHS	Rohs3 เป็นไปตามมาตรฐาน
นำฟรี	นำฟรี

ทำความเข้าใจกับ Stepper Motors

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เคลื่อนที่ในขั้นตอนเฉพาะมากกว่าการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเช่นมอเตอร์แบบดั้งเดิมการเคลื่อนไหวทีละขั้นตอนเหล่านี้วัดในองศาซึ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

Stepper Motors สามารถทำงานในโหมดต่าง ๆ : Wave Drive, Full Drive และ Half Driveแต่ละโหมดควบคุมว่าเฟสมอเตอร์มีพลังอย่างไรส่งผลต่อประสิทธิภาพและทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ในโหมด Wave Drive มีเพียงเฟสของมอเตอร์เท่านั้นที่ใช้พลังงานในแต่ละครั้งโหมดการควบคุมอย่างง่ายนี้มีประโยชน์สำหรับสถานการณ์ที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานถูกจัดลำดับความสำคัญมากกว่าแรงบิดเช่นในงานระบบอัตโนมัติขั้นพื้นฐานที่ต้องการกระแสเริ่มต้นน้อยที่สุด

โหมดไดรฟ์เต็มพลังสองเฟสพร้อมกันสิ่งนี้ส่งผลให้เกิดแรงบิดที่สูงขึ้นเนื่องจากขดลวดสองตัวทำงานร่วมกันทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่จำเป็นต้องมีความแม่นยำและความแข็งแรงเช่นในหุ่นยนต์และเครื่องจักร CNC

โหมดไดรฟ์ครึ่งรวมคุณสมบัติของทั้งคลื่นและไดรฟ์เต็มรูปแบบโดยการสลับการใช้พลังงานหนึ่งเฟสและสองเฟสวิธีการนี้ให้ขนาดขั้นตอนที่เล็กลงเพิ่มความละเอียดของมอเตอร์เป็นสองเท่าHalf Drive เหมาะที่สุดสำหรับแอพพลิเคชั่นเช่นการพิมพ์ 3 มิติและเครื่องมือวัดที่ดีซึ่งการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและการวางตำแหน่งที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็น

เมื่อเลือกมอเตอร์สเต็ปเปอร์สำหรับการใช้งานเฉพาะให้พิจารณาสภาพแวดล้อมการทำงานสำหรับงานที่มีความแม่นยำสูงแนะนำให้ใช้โหมดไดรฟ์ครึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่นและการสั่นสะเทือนลดลงสำหรับโครงการที่มุ่งเน้นการประหยัดพลังงานโหมดคลื่นอาจเหมาะสมกว่า

การเลือกโหมดที่เหมาะสมต้องใช้ปัจจัยที่สมดุลเช่นแรงบิดความเร็วและความซับซ้อนของระบบการเลือกโหมดที่ถูกต้องอาจมีผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์และประสิทธิภาพโดยรวมของระบบของคุณ

การเชื่อมต่อมอเตอร์สเต็ปกับ PIC16F877A

เพื่อเชื่อมต่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์กับไฟล์ pic16f877a ไมโครคอนโทรลเลอร์คุณสามารถใช้อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ ULN2003วงจรรวมนี้ออกแบบมาสำหรับมอเตอร์แรงบิดสูงมีเจ็ดคู่ดาร์ลิงตันบิตพอร์ตด์ที่ต่ำกว่าของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมโยงกับพินอินพุต (1B, 2B, 3B, 4B) ของ ULN2003 ในขณะที่พินเอาท์พุท (1C, 2C, 3C, 4C) เชื่อมต่อกับพินมอเตอร์ของ Stepperพินทั่วไปของมอเตอร์และหมุด Com ของ ULN2003 เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ 12V

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มักใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำพวกเขาแปลงพัลส์ดิจิตอลเป็นการหมุนเชิงกลทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์เช่นเครื่องซีเอ็นซีและเครื่องพิมพ์ 3 มิติซึ่งจะต้องควบคุมตำแหน่งและความเร็วอย่างระมัดระวัง

ULN2003 มีบทบาทสำคัญในการควบคุมมอเตอร์สเต็ปเนื่องจากความสามารถในการจัดการกระแสไฟฟ้าสูงและการเชื่อมต่อที่ง่ายกับไมโครคอนโทรลเลอร์เมื่อเชื่อมต่อกับ PIC16F877A จะใช้บิตพอร์ตด์ที่ต่ำกว่าเพื่อควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์การกำหนดค่านี้ให้การควบคุมขั้นตอนที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจว่าการเคลื่อนไหวและการวางตำแหน่งที่แม่นยำ

การใช้ ULN2003 ในการตั้งค่าการควบคุมมอเตอร์มีความน่าเชื่อถือสูงในแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงช่วยลดปัญหาเช่นขั้นตอนที่ไม่ได้รับหรือการวางตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมการบำรุงรักษาและการสอบเทียบปกติตามข้อมูลการใช้งานสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ให้เหมาะสมที่สุดเพื่อให้มั่นใจว่ามีความเสถียรในระยะยาวและการทำงานที่แม่นยำ

ปรับความเร็วมอเตอร์สเต็ปเปอร์

ความเร็วมอเตอร์ Stepper สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างแม่นยำโดยใช้ซอฟต์แวร์จำลอง Proteusโดยการเข้าถึงการตั้งค่าของมอเตอร์ผ่าน 'การแก้ไขคุณสมบัติ' การปรับเปลี่ยนเป็นพารามิเตอร์เช่นจำนวนขั้นตอนและมุมขั้นตอนสามารถทำได้ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ 200 ขั้นตอนแยกการหมุนเต็ม (360 °) ออกเป็น 200 ขั้นตอนทำให้แต่ละขั้นตอน 1.8 °การเปลี่ยนการตั้งค่าเหล่านี้ใน Proteus จะสะท้อนแบบไดนามิกในระหว่างการจำลอง

ในทางปฏิบัติมอเตอร์สเต็ปเปอร์มักใช้ในอุตสาหกรรมที่การควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญเช่นในเครื่องจักรและหุ่นยนต์ CNCการปรับมุมขั้นตอนและจำนวนขั้นตอนการปรับจูนมอเตอร์เพื่อให้ได้การเคลื่อนไหวที่แน่นอนที่จำเป็นสำหรับงานเฉพาะ

การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์มีผลต่อลักษณะประสิทธิภาพเช่นแรงบิดและความละเอียดตัวอย่างเช่นการเพิ่มจำนวนขั้นตอนโดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มความละเอียด แต่อาจส่งผลกระทบต่อแรงบิดและเวลาตอบสนองการทำความเข้าใจกับการแลกเปลี่ยนเหล่านี้ผ่านการจำลองช่วยในการตัดสินใจอย่างชาญฉลาด

มุมมองที่เหมาะสมยิ่งขึ้นเผยให้เห็นว่าการปรับซ้ำ ๆ ตามด้วยการทดลองเชิงปฏิบัตินำไปสู่การออกแบบเครื่องยนต์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นการสร้างความมั่นใจว่าการจำลองแบบดิจิตอลสะท้อนผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างใกล้ชิดเป็นสิ่งสำคัญความแตกต่างของการกำหนดค่ามอเตอร์ Stepper นั้นอยู่ในความสมดุลระหว่างความแม่นยำทางทฤษฎีและความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ

การเขียนโปรแกรมมอเตอร์สเต็ปด้วย PIC16F877A

ส่วนนี้ครอบคลุมวิธีการตั้งโปรแกรมมอเตอร์สเต็ปเปอร์โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A อธิบายโหมดการขับขี่ที่แตกต่างกันและให้คำแนะนำในทางปฏิบัติสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ

นี่คือรหัสตัวอย่างพื้นฐานเพื่อแสดงการควบคุมมอเตอร์สเต็ปด้วยโหมดไดรฟ์เต็ม:

เป็นโมฆะหลัก ()

-

trisd = 0b00000000;// ตั้งพอร์ตเป็นเอาต์พุต

portd = 0b11111111;// เริ่มต้นพอร์ตด์

ทำ

-

portd = 0b00000011;// เพิ่มพลังสองขั้นตอนพร้อมกัน

delay_ms (500);// การหน่วงเวลา 0.5 วินาที

portd = 0b00000110;

delay_ms (500);

portd = 0b00001100;

delay_ms (500);

portd = 0b00001001;

delay_ms (500);

} ในขณะที่ (1);// ลูปไปเรื่อย ๆ

-

ในรหัสนี้ PORTD ของ PIC16F877A ได้รับการกำหนดค่าเป็นพอร์ตเอาต์พุตเพื่อควบคุมมอเตอร์สเต็ปผ่านไดรเวอร์ ULN2003ลำดับของคำสั่งเพิ่มพลังให้กับมอเตอร์สเต็ปเปอร์สองเฟสในแต่ละครั้งซึ่งเป็นลักษณะของโหมดไดรฟ์เต็มโหมดนี้ถือโรเตอร์ในตำแหน่งคงที่ด้วยแรงบิดสูงสุด แต่โดยทั่วไปจะใช้พลังงานมากขึ้น

โหมดไดรฟ์เต็มไม่ใช่วิธีเดียวในการควบคุมมอเตอร์สเต็ปโหมด Wave Drive และ Half Drive ให้ทางเลือกตามข้อกำหนดเฉพาะไดรฟ์คลื่นพลังงานเพียงครั้งเดียวในแต่ละครั้งซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงาน แต่ส่งผลให้แรงบิดลดลงไดรฟ์ครึ่งทางเลือกระหว่างหนึ่งและสองขั้นตอนให้ความละเอียดสูงขึ้นและการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นขึ้น

เมื่อการเขียนโปรแกรม Stepper Motors เลือกโหมดการขับขี่ที่เหมาะกับความต้องการของคุณมากที่สุดไม่ว่าจะเป็นการวางตำแหน่งที่แม่นยำประสิทธิภาพพลังงานหรือแรงบิดสูงสุด

การใช้งานจริงของ Stepper Motors

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมเนื่องจากความสามารถในการควบคุมและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้อย่างแม่นยำความเก่งกาจของพวกเขาทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่รถยนต์และเครื่องใช้ในครัวเรือนไปจนถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรมและอุปกรณ์การแพทย์

ในโลกยานยนต์ Stepper Motors มีบทบาทสำคัญในการควบคุมระบบเช่นคันเร่งไฟหน้าและเครื่องปรับอากาศพวกเขาช่วยปรับแต่งส่วนประกอบเหล่านี้อย่างละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่ายานพาหนะทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพในขณะเดียวกันในอุปกรณ์สำนักงานเช่นเครื่องพิมพ์และเครื่องถ่ายเอกสาร Stepper Motors จัดการงานเช่นการให้อาหารกระดาษและการจัดวางหมึกความแม่นยำนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพการพิมพ์ที่สอดคล้องกันและการทำงานที่ราบรื่นเมื่อเวลาผ่านไป

ที่บ้านเครื่องใช้ไฟฟ้าเช่นเครื่องซักผ้าและเครื่องล้างจานพึ่งพามอเตอร์สเต็ปเปอร์เพื่อควบคุมการไหลของน้ำและการหมุนกลองเพื่อให้มั่นใจว่าทุกอย่างทำงานได้อย่างราบรื่นในการตั้งค่าอุตสาหกรรมมอเตอร์สเต็ปเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานเครื่องซีเอ็นซีและแขนหุ่นยนต์ซึ่งพวกเขาให้การเคลื่อนไหวที่แน่นอนที่จำเป็นสำหรับการผลิตที่มีความแม่นยำสูง

ระบบรักษาความปลอดภัยยังได้รับประโยชน์จากการเคลื่อนที่ที่เชื่อถือได้ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ในอุปกรณ์เช่นกล้องวงจรปิดและล็อคอัตโนมัติมอเตอร์สเต็ปเปอร์ช่วยให้การวางตำแหน่งที่ราบรื่นและแม่นยำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตรวจสอบและรักษาความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพในการดูแลสุขภาพมอเตอร์สเต็ปเปอร์ใช้ในอุปกรณ์การแพทย์เช่นปั๊มแช่และอุปกรณ์ถ่ายภาพซึ่งพวกเขาให้การควบคุมที่แม่นยำที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยและแม่นยำ

ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องคาดว่า Stepper Motors จะพบแอพพลิเคชั่นมากขึ้นในสาขาที่เกิดขึ้นใหม่เช่นหุ่นยนต์และยานพาหนะอิสระการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของพวกเขามีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ความแม่นยำและประสิทธิภาพที่มากขึ้นการขยายบทบาทของพวกเขาในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

ชิ้นส่วนไมโครคอนโทรลเลอร์เทียบเคียงได้

หมายเลขชิ้นส่วน	PIC16F877A-I/P	PIC16F77-I/P	PIC16F74-I/P	PIC16F777-I/P
ผู้ผลิต	เทคโนโลยีไมโครชิป	เทคโนโลยีไมโครชิป	เทคโนโลยีไมโครชิป	เทคโนโลยีไมโครชิป
แพ็คเกจ / เคส	40-dip (0.600, 15.24mm)	40-dip (0.600, 15.24mm)	40-dip (0.600, 15.24mm)	40-dip (0.600, 15.24mm)
จำนวนพิน	40	40	40	40
ความกว้างของบัสข้อมูล	8 B	8 B	8 B	8 B
จำนวน I/O	33	33	33	36
ส่วนต่อประสาน	i2c, spi, ssp, uart, usart	i2c, spi, ssp, uart, usart	i2c, spi, ssp, uart, usart	i2c, spi, uart, usart
ขนาดหน่วยความจำ	14 kb	7 kb	14 kb	14 kb
แรงดันไฟฟ้า	5 V	5 V	5 V	5 V
อุปกรณ์ต่อพ่วง	การตรวจจับ/รีเซ็ตสีน้ำตาลออก, POR, PWM, WDT	การตรวจจับ/รีเซ็ตสีน้ำตาลออก, POR, PWM, WDT	การตรวจจับ/รีเซ็ตสีน้ำตาลออก, POR, PWM, WDT	การตรวจจับ/รีเซ็ตสีน้ำตาลออก, POR, PWM, WDT
ดูเปรียบเทียบ	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

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. มอเตอร์สเต็ปเปอร์ใช้อะไรเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวเชิงกล?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์สร้างการเคลื่อนไหวเชิงกลโดยใช้พัลส์ไฟฟ้า

2. มอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำอะไร?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เคลื่อนที่ในขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่อง

3. การวัดสเต็ปเปอร์มอเตอร์อย่างไร?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์วัดในองศา

4. มอเตอร์สเต็ปเปอร์ใช้กี่ขั้นตอน?

มอเตอร์ Stepper เคลื่อนที่ทีละขั้นตอน

5. สเต็ปเปอร์มอเตอร์มีโหมดการกระตุ้นกี่โหมด?

มอเตอร์สเต็ปเปอร์มีโหมดการกระตุ้นสามโหมด

6. วิธีที่ง่ายที่สุดในการเชื่อมต่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์คืออะไร?

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A

7. อินพุตพินของ ULN2003 กี่ตัวเชื่อมต่อกับบิตที่สำคัญที่สุดของ portd ของไมโครคอนโทรลเลอร์

หมุดอินพุตสี่ตัวเชื่อมต่อกับบิตที่สำคัญที่สุดของพอร์ตของไมโครคอนโทรลเลอร์