引言
步進(jìn)電機廣泛應用于對精度要求比較高的運動(dòng)控制系統中，如機器人、打印機、軟盤(pán)驅動(dòng)器、繪圖儀、機械閥門(mén)控制器等。目前，對步進(jìn)電機的控制主要有由分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器、軟件環(huán)形脈沖分配器、專(zhuān)用集成芯片環(huán)形脈沖分配器等。分散器件組成的環(huán)形脈沖分配器體積比較大，同時(shí)由于分散器件的延時(shí)，其可靠性大大降低；軟件環(huán)形分配器要占用主機的運行時(shí)間，降低了速度；專(zhuān)用集成芯片環(huán)形脈沖分配器集成度高、可靠性好，但其適應性受到限制，同時(shí)開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、需求費用較高。
步進(jìn)電機控制
步進(jìn)電機是數字控制電機，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電機就轉動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機控制。步進(jìn)電機可分為反應式步進(jìn)電機（VR）、永磁式步進(jìn)電機（PM）和混合式步進(jìn)電機（HB）。 步進(jìn)電機區別于其他控制電機的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號來(lái)進(jìn)行控制的，即電機的總轉動(dòng)角度由輸入脈沖數決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。步進(jìn)電機的驅動(dòng)電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本控制如下：
控制換相順序—通電換相這一過(guò)程稱(chēng)為脈沖分配。例如：混合式步進(jìn)電機的工作方式，其各相通電順序為A-B-C-D，通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A，B，C，D相的通斷，這就是所謂脈沖環(huán)形分配器。
控制步進(jìn)電機的轉向—如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。
控制步進(jìn)電機的速度—如果給步進(jìn)電機發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì )再轉一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機就轉得越快。
和
硬件設計
通常步進(jìn)電機的脈沖控制是由邏輯電路或專(zhuān)用芯片實(shí)現的脈沖環(huán)形分配的，因A3955不自帶環(huán)形分配功能，本設計采用兩片A3955驅動(dòng)步進(jìn)電機的兩個(gè)線(xiàn)圈，來(lái)實(shí)現脈沖環(huán)形分配的實(shí)現。
本設計采用脈沖加方向的步進(jìn)電機控制方式，應用于驅動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機。電機的出線(xiàn)方式不同，與驅動(dòng)器的連接也不同，一般有以下幾種方式：
對于二相四根線(xiàn)電機，可以直接和驅動(dòng)器相連（見(jiàn)圖1）；
對于四相六根線(xiàn)電機，中間抽頭的二根線(xiàn)懸空不接，其它四根線(xiàn)和驅動(dòng)器相連（見(jiàn)圖1）。
具體硬件如圖2，CLK 為外部脈沖輸入端，DIR為外部方向輸入端，步進(jìn)脈沖信號CLK用于控制步進(jìn)電機的位置和速度，本驅動(dòng)器的設計為CLK信號為上升沿有效，要求CLK信號的驅動(dòng)電流為8-15mA，對CLK的脈沖寬度也有一定的要求，一般不小于5mS。方向電平信號DIR用于控制步進(jìn)電機的旋轉方向。此端為高電平時(shí)，電機逆時(shí)針?lè )较蜣D，此端為低電平時(shí)，電機為順時(shí)針?lè )较蜣D。CLK和DIR信號默認幅值為5V，如果不是5V則須外部另加限流電阻R，如信號幅度為12V時(shí)，加680W的電阻。MS0，MS1，MS2 為細分輸入端，最多為8細分（見(jiàn)表1）。
軟件設計
為了防止程序進(jìn)入到非程序區，在非程序區設置攔截措施，使程序進(jìn)入陷阱，然后強迫程序回到初始狀態(tài)，從而保護程序的正常運行。程序設計首先判斷細分數，其次判斷方向信號DIR，最后判斷脈沖信號CLK，當沒(méi)有脈沖信號時(shí)，程序進(jìn)入休眠狀態(tài)，隨時(shí)準備接收中斷來(lái)的信號，進(jìn)入程序區，根據判斷的細分數和方向信號進(jìn)行電機的驅動(dòng)。代碼如下：
��；整步
��；半步
��；四細分
��；八細分
��；正轉
��；反轉
��；中斷接收脈沖
結語(yǔ)
采用此設計的八細分步進(jìn)電機驅動(dòng)器，在驅動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機時(shí)運動(dòng)平穩，速度快，噪音低，控制精高，而且專(zhuān)用芯片細分數可選。在外觀(guān)采用鋁鎂合金，散熱性好，價(jià)格低廉，可廣泛應用于需要驅動(dòng)電流小于1.5Ａ的混合式兩相或四相步進(jìn)電機的系統中。 |
