基于单片机C8051F020 的数字多电机控制平台的设计
介绍了基于单片机C8051F020搭建的多台电机控制平台，硬件电路简单可靠，功率电路采用场效应管自行搭建，通用性较强，通过改写软件，可直接用于其它小功率电机的驱动控制系统。
步进电动机因具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差等特点，非常适合用于开环位置控制系统中。直流电机是伺服控制中常用的电机。然而在实际系统中为满足不同的功能往往同时存在多个运动部件，常用的方法是一个独立的功能对应一个控制系统，这样虽然模块性很好，但是占用了大量的系统资源和空间，也在一定程度上降低了系统的可靠性。
如在某系统中存在4个运动部件，分别为两台三相反应式步进电动机，一台直流电机和一台四相步进电动机的控制。本着提高系统集成度的想法，本文只用一个控制芯片C8051F020就完成了以上4台电机的驱动控制，电路简单，可靠性高。
基于的MCU控制芯片C8051F020的多电机控制系统平台，能根据控制指令完成对四台电机的控制。组成框图如图1所示。
美国Cygnal公司生产的C8051F020单片机使用CIP-51微控制器内核。与标准的8051结构相比，它具有如下特点：
(1)指令执行速度有较大的提高，峰值速度达到25MIPS;
(2)除了4个标准的8051的端口外，还具有4个附加端口，共64个通用I/O端口;
(3)所有I/O端口均可配置为漏极开路或推挽输出，进一步向低功耗应用发展;
(4)引入数字交叉开关，允许用户自行组合通用I/O端口和所需的数字资源;
(5)具有两个串行UART接口，5个16位通用定时器，5个比较捕捉模块;
(6)具有片内看门狗、片内温度传感器和片内VDD监视器，使用时几乎无需外扩;
(7)可通过JTAG接口实现软件在线调试功能。
根据与上位机的通讯协议，通讯接口采用标准双向差分RS-422串口通讯，工作电压为5V,波特率为38400bit/s.C8051F020系列MCU内部有两个增强型全双工UART,通讯协议为RS-232,工作电压也为5V.因此选用了MAX490器件，MAX490芯片可以很方便地将上位机的RS422差分信号转为单片机的串口信号。具体电路如图2所示。
电机属于感性负载，电机绕组中的电流不能突变，电机由A相换到B相之后，若没有保护电路，A相绕组中的电流将保持相当长的时间，这样电机运行很不平稳。为了使电机运行平稳，在系统加入了保护措施，使绕组线圈中的电流迅速泻放，以利保护电机。图3为电机一相的控制电路。
为了消除步进电动机的串扰，所有单片机输出信号均经光耦隔离。单片机输出信号为3.3VTTL电平，这对电机来说驱动力不够，因此采用场效应管经功率放大电路后，用来驱动电机。本系统步进电动机的驱动采用了单电压驱动方式，这种驱动电路的优点是线路简单，成本低，低频时响应较好;缺点是存在共振，高频带载能力下降。系统要求的电机运转速度较低，不考虑高频带载能力，为解决共振问题，采用PWM波对电机供电，通过改变电机的共振点来达到减小振动的目的。
