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마이크로프로세서 8051 스텝핑모터의 여자방법

마이크로프로세서 80S51을 공부하면서 스테핑 모터의 여자방법에 대해 알아보겠습니다.

먼저 스텝(STEP)모터는 높은 정밀도를 요구하는 프린터나, 디스크드라이버, 테이프 드라이버,

로봇의 관절같은 곳의 제어에 사용됩니다. 또 RC모터는 드라이브 회로가 되장되어 있어 제어가

간단하여 제어시스템에 폭넓게 사용되고 있습니다.

스텝모터의 구조는 간단히 회전하는 부분에 영구자석이 있고 외부에는 스테터 코일이 있습니다.

간단한 구조의 예로 영구자석형 4상 모터의 예를 들어보겠습니다.

4상 영구 자석형모터는 아래처럼 4개의 외부에 전자석과 중간의 회전하는 곳에

영구자석의 축이 있습니다. 이 4개의 전자석에서 한개씩 오른쪽 방향으로 전류를 한개씩 번갈아가며

흘려주면 영구자석이 90도씩 오른쪽으로 4개의 전자석을 따라 오른쪽으로 회전하게 됩니다.

스텝모터는 외부의 전자석 스위칭 타이밍에 따라 아래처럼 3가지의 형태로 여자를 할수 있습니다.

1상여자, 1-2상여자, 2상여자의 3가지 형태가 잇으며 이여자 방법에 따라 회전하는 각이 다릅니다.

2상여자는 1펄스때마다 바로앞의 코일과 2개씩의 코일에 스위칭하여 영구자석을 돌려주게 됩니다.

또 1-2상 여자 방법은 1상 여자 방법과 2상여자방법을 함께 사용하는 방법입니다.

위의 여자방법의 타이밍도를 유심히 보시면 이해됩니다.

또 스텝모터를 구동하는 방법에는 유니폴라(unipolar)와 바이폴라(bipolar) 의 방법으로 구분됩니다.

유니폴라의 구동방식의 장점은 고속으로 구동시 토크가 높아 탈조의 위험이 적고 회로가 간단합니다.

단점은 모터코일에 저장된 에너지를 회생하지 않아 효율이 좋지않고, 저속시 토그가 낮습니다.

바이폴라 구동방식의 장점은 유니폴라와 반대로 저속으로 구동시 토크가 높고 회생에너지를

사용하여 효율이 좋으며, 단점으로는 고속으로 구동시 토크가 낮아 탈조의 위험이 있으며

회로가 복잡해지게 됩니다.

AT89S51 마이크로프로세서 내부에는 2개의 16비트 타이머/카운터가 있어 시간 주기를 측정 또는

외부핀을 이용하여 입력되는 펄스를 측정할수 있으며 트리거 되는 펄스들을 카운트 할 수 있습니다.

또 주기적으로 인터럽트를 발생시킬 때에도 사용됩니다.

8051 에서 타이머/카운터란 1머신사이클(시스템클록을 1/12것)을 세는 것을 타이머, 외부핀

(T0 P3.4)(T1 P3.5) 핀에 입력되는 클럭을 세는것을 카운터라합니다.ㅣ 

타이머/카운터는 SFR의 8비트*2 =>TH(8비트), TL(8비트) 가 T0와  T1에서 각각 사용되며

이 레지스터들은 클록이 입력될 때마다 UP(+1)카운터를 합니다.

이 TH,TL 레지스터가 오버플로(0xff =>0x00)으로 되면 TCON레지스터에 있는 TF(timer control)이 "1"

이 됩니다. 

※ 타이머/카운터 1은 시리얼 포트의 비동기 통신 모드에 있어 보레이트 발생기로 동작할수 있습니다. 

타이머의 사용방법은 ?

=> TMOD(timer mode register)와 TCON(timer control register)의 설정에 의해 결정됩니다.

AT89S51의 타이머/카운터에서 사용되는 핀

사용되는 레지스터에 대해 알아봅니다.

1. TMOD(Timer Mode)

상위 4비트는 타이머/카운터 1, 하위 4비트는 타이머/카운터 0 을 제어합니다.

비트 설명 :  GATE :외부인터럽트 단자(T0,T1)핀을 이용하여 정지/동작 제어

                 C/T(timer/countor select) 타이머로 사용할것인지 카운터로 사용할 것인지 모드 결정

                 M1,M0 : 타이머/카운터의 동작모드 결정                

2.TCON(Timer Control)

상위의 4비트만 사용하며 하위 4비트는 인터럽드에 사용됩니다.

비트설명 :TF1,TF0 (timer overflow flag) 타이머 카운터의  TH,TL 이 오버플로 되면 "1"이 됩니다.

              TR1, TR0 (timer run control) 타이머 카운터의 동작(TR1=1), 정지(TR1=0)를 제어합니다.

3. 시정수 레지스터 TH(timer control high), TL(timer control low)   

이들 각각의 레지스터들은 모드에 따라 각각 사용되기도 하고 쌍으로 사용되기도 합니다.

AT89s51의 타이머/카운터는 클럭이 입력될 때마다 +1씩 증가하는 업카운터입니다.