步进电机驱动模块及窗帘框架构造设计 - 红外线遥控电动窗帘电路设计详解

　　5、步进电机驱动模块

　　步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，具有瞬时启动和急速停止的优越特性，通过改变脉冲的顺序就可以方便的改变转动的方向，步进电机必 须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候步进电机静止， 当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一 个固定的角度（即步进角）。转动的速度与脉冲的频率成正比。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的; 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

　　步进电机驱动电路如图3-11所示。本系统采用的是额定电压为5V DC，相数为4相的步进电机，驱动方式为4 相8拍，一共有5根连接线，其中红色为电源线，采用单极性直流电源供电。由于单片机I/0 口输出的电流比较弱不能直接驱动步进电机。所以要加一个ULN2003 芯片（步进电机驱动芯片） 来放大电流使之能够驱动步进电机工作。

　　ULN2003芯片是高耐压、大电流，内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。经常在以下电路中使用，显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、伺服电机驱动、步进电机驱动等电路中。ULN2003 的每一对达林顿管都串联一个2.7K 的基极电阻，在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连。可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。

　　ULN2003 的封装采用DIP-16 或S0P-16，ULN2003 可以驱动7 个继电器具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿管还可以并联使用以达到更高的电流输出能力。

　　当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，对应转 子也就转过一定的角度（一个步距角）， 步距角为对应一个脉冲信号， 电机转子 转过的角位移，当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。由于单片机I/0 口没有上拉电阻驱动能力有限，需要通过ULN2003来驱动步进电机”。驱动端口为P1.0（A）， P1.1（B）， P1.2（C），P1.3（D）。红色电线接电源+5V，橙色 电线接P1.3 口，黄色电线接P1.2 口，粉色电线接P1.1口，蓝色电线接P1.0 口。如果P1口输出的控制信号中，0代表使绕组通电，1代表使绕组断电。则步进电机的控制字见表3-2。

　　6、窗帘框架构造设计

　　窗帘框架构造设计包括位置传感器开关电路和窗帘架结构的设计。本设计中采用两个位置传感器接在单片机的P2.1引脚上，位置传感器电路图如图3-12所示。位置传感器固定在窗帘滑杆上，一个安装在窗帘杆的正中间，另一个安装 在窗帘杆的最左端或最右端。当窗帘完全打开或完全关闭时，位置传感器便产生有效信号并送给单片机，通过程序使步进电机停转，窗帘停止运动，防止在窗帘完全打开（关闭） 时步进电机继续运行损坏窗帘。窗帘框架构造如图3-13 所示。