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步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)路设计解(jie)析步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)在控制系统(tong)中具有(you)(you)普(pu)(pu)遍(bian)的(de)应用。它能够把脉冲信(xin)号转换成角(jiao)位移，并且可用作电(dian)(dian)磁(ci)(ci)制动(dong)轮、电(dian)(dian)磁(ci)(ci)差分(fen)器(qi)、或(huo)角(jiao)位移发作器(qi)等。有(you)(you)时(shi)从一些旧设备上拆下的(de)步(bu)进电(dian)(dian)机(ji)（这种电(dian)(dian)机(ji)普(pu)(pu)通没有(you)(you)损坏）要改作它用，普(pu)(pu)通需本人设计驱(qu)动(dong)器(qi)。

1. 步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)的(de)工作原理(li)该(gai)步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)为一四相步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)，采(cai)用单极(ji)性直(zhi)流电源供电。只需对(dui)步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)的(de)各相绕(rao)组(zu)按适宜的(de)时(shi)序(xu)通电，就(jiu)能使步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)步(bu)(bu)进(jin)转动。图1是该(gai)四相反响式步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)工作原理(li)表示(shi)图。

开(kai)(kai)端时，开(kai)(kai)关(guan)SB接(jie)通电源，SA、SC、SD断开(kai)(kai)，B相磁(ci)极(ji)和转子(zi)0、3号齿对(dui)齐(qi)，同时，转子(zi)的1、4号齿就(jiu)和C、D相绕(rao)组磁(ci)极(ji)产(chan)生错齿，2、5号齿就(jiu)和D、A相绕(rao)组磁(ci)极(ji)产(chan)生错齿。

当开(kai)关(guan)SC接通(tong)电源，SB、SA、SD断开(kai)时，由于C相绕(rao)组的磁(ci)力线(xian)和1、4号齿(chi)之间磁(ci)力线(xian)的作用，使转(zhuan)子转(zhuan)动，1、4号齿(chi)和C相绕(rao)组的磁(ci)极对(dui)齐。而0、3号齿(chi)和A、B相绕(rao)组产(chan)生错齿(chi)，2、5号齿(chi)就和A、D相绕(rao)组磁(ci)极产生错齿。依次(ci)类推，A、B、C、D四相绕(rao)组轮(lun)番(fan)供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动(dong)。

四(si)相步(bu)进电机依照通电次第(di)的(de)(de)不(bu)同，可分为单(dan)(dan)四(si)拍(pai)(pai)、双四(si)拍(pai)(pai)、八拍(pai)(pai)三种工作(zuo)方式。单(dan)(dan)四(si)拍(pai)(pai)与双四(si)拍(pai)(pai)的(de)(de)步(bu)距(ju)角相等，但单(dan)(dan)四(si)拍(pai)(pai)的(de)(de)转(zhuan)动(dong)力矩小。八拍(pai)(pai)工作(zuo)方式的(de)(de)步(bu)距(ju)角是单(dan)(dan)四(si)拍(pai)(pai)与双四(si)拍(pai)(pai)的(de)(de)一(yi)半，因而，八拍(pai)(pai)工作(zuo)方式既(ji)能够(gou)坚持较高的(de)(de)转(zhuan)动(dong)力矩又能够(gou)进步(bu)控制精(jing)度。

单(dan)四拍、双(shuang)四拍与八拍工(gong)作方式的电(dian)(dian)源通电(dian)(dian)时序与波(bo)形(xing)分别如(ru)图(tu)2.a、b、c所示(shi)：

AT89C2051将控(kong)制脉(mai)冲从(cong)P1口的(de)P1.4～P1.7输出，经74LS14反相(xiang)(xiang)后(hou)进入9014，经9014放大(da)后(hou)控(kong)制光(guang)电开关(guan)，光(guang)电隔离后(hou)，由功率管TIP122将脉(mai)冲信号停止电压和电放逐大(da)，驱动步进电机(ji)的(de)各相(xiang)(xiang)绕(rao)组。

使步进电(dian)机随着不同的(de)(de)脉冲信(xin)号分别作(zuo)正(zheng)转(zhuan)、反转(zhuan)、加速、减速和中止等动作(zuo)。图中L1为步进电(dian)机的(de)(de)一相绕组(zu)。AT89C2051选(xuan)用频率22MHz的(de)(de)晶振，选(xuan)用较(jiao)高晶振的(de)(de)目的(de)(de)是为了在方(fang)式2下尽(jin)量减小(xiao)AT89C2051对上位机脉冲信(xin)号周期的(de)(de)影(ying)响。

图(tu)3中的(de)(de)RL1～RL4为绕组内阻，50Ω电(dian)阻是(shi)一(yi)外接电(dian)阻，起限流(liu)作用，也是(shi)一(yi)个改善(shan)回路时间常(chang)数的(de)(de)元件。D1～D4为续流(liu)二极管，使电(dian)机绕组产(chan)生的(de)(de)反电(dian)动势(shi)经过续流(liu)二极管（D1～D4）而衰减掉(diao)，从而维护了功率管TIP122不受损坏。

在(zai)50Ω外接电(dian)(dian)(dian)阻上(shang)并联一(yi)个200μF电(dian)(dian)(dian)容(rong)，能(neng)够改(gai)善注入步进电(dian)(dian)(dian)机绕(rao)组(zu)的电(dian)(dian)(dian)流(liu)脉(mai)冲前沿(yan)，进步了步进电(dian)(dian)(dian)机的高频性(xing)能(neng)。与(yu)续流(liu)二(er)极(ji)管串联的200Ω电(dian)(dian)(dian)阻可减小(xiao)回路的放电(dian)(dian)(dian)时间(jian)常数，使绕(rao)组(zu)中电(dian)(dian)(dian)流(liu)脉(mai)冲的后沿(yan)变陡(dou)，电(dian)(dian)(dian)流(liu)降落时间(jian)变小(xiao)，也起(qi)到进步高频工作(zuo)性(xing)能(neng)的作(zuo)用。

2.软件设计

该驱动器依据拨(bo)码开关KX、KY的不同组合有三种工作方(fang)式(shi)供(gong)选择：

方式(shi)1为中缀方式(shi)：P3.5（INT1）为步进脉(mai)冲(chong)输入端(duan)，P3.7为正(zheng)反转脉(mai)冲(chong)输入端(duan)。上位机(ji)（PC机(ji)或单片机(ji)）与驱动器仅以2条线(xian)相连(lian)。

方式2为串行通讯方式：上位机(ji)(ji)（PC机(ji)(ji)或单片(pian)机(ji)(ji)）将控制(zhi)(zhi)命(ming)令(ling)(ling)发送给驱动器(qi)，驱动器(qi)依(yi)据控制(zhi)(zhi)命(ming)令(ling)(ling)自行完成(cheng)有关控制(zhi)(zhi)过程。

方式3为拨码开关控(kong)制方式：经过K1～K5的(de)不同(tong)组合(he)，直接控(kong)制步进电机。

当上(shang)电或(huo)按下复位(wei)键KR后，AT89C2051先(xian)检测拨(bo)码开关KX、KY的状态，依(yi)据KX、KY 的不(bu)同组合，进入(ru)不(bu)同的工作方式。以下给出方式1的程(cheng)序(xu)(xu)流程(cheng)框图与源程(cheng)序(xu)(xu)。

在(zai)(zai)程序(xu)的编制中(zhong)，要特别(bie)留意步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机在(zai)(zai)换(huan)向时的处置。为(wei)使步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机在(zai)(zai)换(huan)向时能平滑(hua)过渡，不至于(yu)产生错步(bu)(bu)，应在(zai)(zai)每一步(bu)(bu)中(zhong)设置标志(zhi)(zhi)位(wei)。其中(zhong)20H单元(yuan)的各位(wei)为(wei)步(bu)(bu)进电(dian)(dian)机正转(zhuan)(zhuan)标志(zhi)(zhi)位(wei);21H单元(yuan)各位(wei)为(wei)反转(zhuan)(zhuan)标志(zhi)(zhi)位(wei)。

在(zai)正转(zhuan)(zhuan)时(shi)，不只给(ji)正转(zhuan)(zhuan)标(biao)志(zhi)位(wei)赋值，也(ye)同时(shi)给(ji)反(fan)转(zhuan)(zhuan)标(biao)志(zhi)位(wei)赋值;在(zai)反(fan)转(zhuan)(zhuan)时(shi)也(ye)如此。这样，当步进电(dian)机换向时(shi)，就能(neng)够上(shang)一(yi)次的位(wei)置(zhi)作为起(qi)点反(fan)向运动，防止(zhi)了电(dian)机换向时(shi)产生错步。

3.步进电(dian)机(ji)细分驱动(dong)电(dian)路

为了对步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机的(de)(de)相电(dian)(dian)流停止控制(zhi)，从而(er)到达细分(fen)步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机步(bu)距角(jiao)的(de)(de)目的(de)(de)，人们(men)曾(ceng)设(she)计了很多(duo)种(zhong)步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机的(de)(de)细分(fen)驱(qu)动(dong)(dong)电(dian)(dian)路。随着微型(xing)计算机的(de)(de)开(kai)展，特别是单片计算机的(de)(de)呈现，为步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机的(de)(de)细分(fen)驱(qu)动(dong)(dong)带来(lai)了便(bian)利。

目前，步进电(dian)(dian)机细分(fen)驱动电(dian)(dian)路大多数都(dou)采用单片微机控(kong)制。单片机依(yi)据请求(qiu)的(de)步距角计算出各相(xiang)(xiang)绕组(zu)中经(jing)过的(de)电(dian)(dian)流(liu)值，并(bing)输(shu)出到数模转(zhuan)换器（DPA） 中，由DPA 把数字量转(zhuan)换为相(xiang)(xiang)应的(de)模仿(fang)电(dian)(dian)压(ya)，经(jing)过环形分(fen)配器加到各相(xiang)(xiang)的(de)功放(fang)(fang)电(dian)(dian)路上，控(kong)制功放(fang)(fang)电(dian)(dian)路给各相(xiang)(xiang)绕组(zu)通以相(xiang)(xiang)应的(de)电(dian)(dian)流(liu)，来(lai)完成步进电(dian)(dian)机的(de)细分(fen)。

单片(pian)机控制的步进(jin)电机细分驱动电路依据(ju)末级功放管的工作状态可分为放大型和开(kai)关型两种（见(jian)下图5）。

联(lian)系方式：邹先生（KIA MOS管）

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QQ：2880195519

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