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1 8. ステッピングモータの制御を学ぼう 秋月電子通商 PIC ステッピングモータドライバキット ( 小型モータ付き ) を参照しました. 回路製作の詳細は第 0 章を参照してください. 1

2 2 第 0 章図 28 より完成写真 ( マイコン回路 + ステッピングモータ駆動回路 )

3 PIC マイコンによるステッピングモータの制御 PIC16F84 R 1 R 2 RB6 RB0 ステッピングモータ S 1 S 2 RB7 RB1 RB2 VR 1 R 3 RA1 RB3 C 1 Tr 1 RA0 秋月電子通商 PIC ステッピングモータドライバキット ( 小型モータ付き ) より 3

4 PORTB レジスタが ****1*** であると PIC16F84 RB0 RB1 RB2 トランジスタがオンとなり電流 i が流れる. ステッピングモータ RB3 電流 i DC 8~1 4

5 PIC16F84 PORTB レジスタが ****0101 であると RB0 RB1 0V ステッピングモータ 電流 i RB2 電流 i RB3 0V 5

6 PIC16F84 PORTB レジスタが ****0101 RB0 0V 回転 電流 i ****0110 RB1 と変わると一定角度 (1.8 ) ステッピングモータは回転する. RB2 電流 i RB3 0V 6

7 PIC16F84 PORTB レジスタが RB0 0V ****0101 回転 電流 i ****0110 RB1 ****1010 と変わるとさらに 1.8 回転する. RB2 0V 電流 i RB3 7

8 PIC16F84 PORTB レジスタが RB0 ****0101 回転 電流 i ****0110 RB1 0V ****1010 ****1001 RB2 0V 電流 i と変わるとさらに 1.8 回転する. RB3 8

9 PIC16F84 PORTB レジスタが RB0 ****0101 回転 ****0110 ****1010 ****1001 と変わり続けるとモータは回転しつづける. RB1 RB2 RB3 9

10 PIC16F84 PORTB レジスタが ****0101 ****1001 ****1010 ****0110 と変わり続けるとモータは逆回転しつづける. RB0 RB1 RB2 RB3 逆回転 10

11 8.1 ステッピングモータの定速制御 ;Stepping Motor Control Program INCLUDE"p16F84.inc" list p=16f84 このソースファイルを打ち込んで下さい. 注意 CONFIG の前のアンダーバーは 2 つあります. CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _CP_OFF Memory EQU 0x0C MEM1 EQU Memory+0 ;MEM1 at 0C TIME1 EQU Memory+1 ;TIME1 at 0D TIME2 EQU Memory+2 ;TIME2 at 0E TIME3 EQU Memory+3 ;TIME3 at 0F START ORG 0 GOTO START ;Main Program starts at START ORG 4 ポート B の設定 ;Setting of Port B BSF STATUS,RP0 ;Selection of Bank 1 MOVLW B' ' MOVWF TRISB ;RB0-6 -> Output Port, RB6,7 -> Input Port BCF STATUS,RP0 ;Selection of Bank 0 MOVLW B' ' ;' ' -> (W) MOVWF PORTB ;(W) -> (PORTB) 11 ポート B の下位 4 桁に 0101 を出力

12 ; Main Program ポート B の上位 2 桁 (RB6,7) を MEM1 へ STEP1 MOVF PORTB,0 ;(RB)->(W) ANDLW B' ' ;(W) and > (W) MOVWF MEM1 ;(W) -> (MEM1) BTFSS MEM1,7 ;If the 7th bit = 1, Then skip CALL RotateR BTFSS MEM1,6 ;If the 6th bit = 1, Then skip CALL RotateL GOTO STEP1 SW1 が on (RB7 = 0) でサブルーチン 1 を CALL ;End of Main Program SW2 が on (RB6 = 0) でサブルーチン 2 を CALL ;Sub Routine1 RotateR MOVLW B' ' ;' ' -> (W) MOVWF PORTB ;(W) -> (PORTB) CALL COUNT1 MOVLW B' ' MOVWF PORTB CALL MOVLW MOVWF CALL MOVLW MOVWF CALL RETURN COUNT1 B' ' PORTB COUNT1 B' ' PORTB COUNT1 サブルーチン 1 右回転 ****0101 ****0110 ****1010 ****

13 ;Sub Program2 RotateL MOVLW B' MOVWF PORTB CALL COUNT1 MOVLW B' ' MOVWF PORTB CALL COUNT1 MOVLW B' ' MOVWF PORTB CALL COUNT1 MOVLW B' ' MOVWF PORTB CALL COUNT1 RETURN サブルーチン 2 左回転 ****0101 ****1001 ****1010 ;Idling timer COUNT1 MOVLW 0x16 MOVWF TIME1 STEPM MOVWF TIME2 STEPM1 MOVWF TIME3 STEPM2 DECFSZ TIME3,1 GOTO STEPM2 DECFSZ TIME2,1 GOTO STEPM1 DECFSZ TIME1,1 GOTO STEPM RETURN END 時間稼ぎルーチン ****0110 マイコンの動作が速すぎる (1サイクル = 1µ s) のでこれは時間を稼ぐだけのプログラム. シミュレーションでは0x16を0x02として, このプログラムの動きを確認して下さい. 実際にステップモータを動かすときには,0x0F 以上でないとマイコンの出力の変化が速すぎて 13 ステップモータは動かないので注意して下さい.

14 8.2 ステッピングモータの速度制御を学ぼう 14

15 8.2 ステッピングモータの速度制御を学ぼう ;Stepping Motor Control Program(Speed Control using RC) INCLUDE"p16F84.inc" list p=16f84 CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _CP_OFF Memory EQU 0x0C OutMode EQU Memory+0 ;OutMode TIME1 EQU Memory+1 ;TIME1 ORG 0 GOTO START ;Main Program starts at START 以下のプログラムを打ち込んで,PICマイコンに書き込み, 実際にステップモータの回転数を制御できることを確認してください START ORG 4 CALL PortSet ;Port setting routine CALL IniSet ;Initial setting routine ポートの設定 レジスタ, ポートの初期値の設定 ; Main Program STEP1 CALL C5 ;Discharge and charge of C5 routine CALL Rotate ;Rotating Step Motor GOTO ;End of Main Program STEP1 コンデンサ C5 の放電, 充電 ステップモータの回転

16 ;Port Setting Sub-Routine PortSet BSF STATUS,RP0 ;Selection of Bank 1 MOVLW B' ' RA0 出力ポート,RA1 入力ポート MOVWF TRISA ;RA0 -> Output Port, RA1->Input Port MOVLW B' ' RB0~5 出力ポート,RB6, 7 入力ポート MOVWF TRISB ;RB0-6 -> Output Port, RB6,7 -> Input Port BCF STATUS,RP0 ;Selection of Bank 0 RETURN ステップモータへの初期出力設定 (4 通りの出力のどれ でも良いが, ここでは ****0101 としている.) ;Initial Setting Sub-Routine IniSet MOVLW B' ' ;' ' -> (W) MOVWF PORTB ;(W) -> (PORTB) MOVLW MOVWF RETURN B' ' OutMode OutMode はステップモータの 4 通りの出力に番号を付けて, それを出力モードと呼んだもの. モード番号 PotrBへの出力

17 ;Discharge and Charge of C5 Sub-routine C5 BSF PORTA,0 ;1 -> (RA0) CALL Idtimer ;(Discharge of C5) BCF PORTA,0 ;0 -> (RA0) (Charge of C5) STEP2 BTFSS PORTA,1 ;If the 1-th bit = 1, then skip the next command line GOTO STEP2 RETURN VR 1 PIC16F84 VR 1 C 5 を充電する. V C1 5 V PIC16F84 R 3 RA1 R 3 RA1 V C5 C 5 Tr 1 RA0 V C5 C 5 Tr 1 RA0 C 5 を放電する. V C1 0 V Tr 1 オン BSF PORTA,0 によりポート A の第 0 ビットに を出力する. Tr 1 オフ BCF PORTA,0 によりポートAの第 0ビットに0Vを出力する. コンデンサ C 5 の電荷を放出して, コンデンサの両端電圧 V C5 をゼロとする命令 コンデンサ C 5 に電荷を充電して, コンデンサの両端電圧 V C5 を上昇させる. ポート A の第 1 ビットが 1 ( 約 ) となるまで待つ命令 17

18 電源 R 1 +VR 1 1~11kΩ 抵抗 VR 1 の値でコンデンサ C 5 の両端電圧 V C5 が になるまでの時間が変わる V C5 C 5 10µF t = 0 で SW オフ R 1 +VR 1 = 1 kω 充電までの待ち時間が短く ステップモータは早く回る [V] V C5 R 1 +VR 1 = 11 kω 充電までの待ち時間が長く ステップモータは遅く回る [s] V C5 のシミュレーション結果 18

19 ;Rotating Step Motor routine Rotate BTFSS OutMode,0 ;If the 0-th bit = 1, then skip the next command line GOTO CaseX0 GOTO CaseX1 CaseX0 BTFSS OutMode,1 ;If the 1-th bit = 1, then skip the next command line GOTO Case00 GOTO Case10 CaseX1 BTFSS OutMode,1 ;If the 1-th bit = 1, then skip the next command line GOTO Case01 GOTO Case11 Case00 MOVLW B' ' ; ' ' -> ' ' GOTO Fin Case01 MOVLW B' ' ; ' ' -> ' ' GOTO Fin Case10 MOVLW B' ' ; ' ' -> ' ' GOTO Fin Case11 MOVLW B' ' ;' ' -> ' ' Fin MOVWF PORTB ;(W) -> (PORTB) INCF OutMode,1 ;(OutMode) + 1 -> (OutMode) RETURN モード番号の更新 OutMode の下 2 桁のみ意味がある. INCF により順次 と変化する. ****0101 Case00 ****0110 Case01 ****1010 Case10 ****1001 Case11 19

20 0xFF = D 255 時間稼ぎルーチン ;Idling timer Idtimer MOVLW 0xFF MOVWF TIME1 STEPM DECFSZ TIME1,1 GOTO STEPM RETURN サイクル数 Skip の時は サイクル 254 (1+2)+ 2 =764 サイクル 2 サイクル END 合計 768 サイクル 1 サイクルに 4 クロックを使用する. 1 クロックはセラミック発振子が約 4MHz で動作するので 1/4MHz = 0.25 µs よって µs =. 770 µs 20

21 2004 年 8 月 21

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