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    混合式步进电机也支持使用过程中内外时钟发
    浏览:22 发布日期:2020-03-04 01:08:25

      定位准确且与数字电路接口连接方便.无需反馈就能实现准确的角位移,在数控机床等许多领域中均得到了广泛应用。但是,传统的定位的控制方式,其软硬件的实现都较为复杂,成本偏高,难以满足现代工业发展所需的精度和集成度等要求。采用美国Allegro推出的一款易操作,内置功率器,以C805117300单片机为控制核心设计了一个驱动控制电路。该驱动控制电路能简单方便实现电机的微步距控制,不仅解决了步进电机步距角大的问题。提高了步进电机的分辨率,减弱或消除了步进电机的低频振动.也改善了电机的其他性能,具有控制灵活,维护简单,成本较低的特点,完全能满足中小企业的生产要求。

      图1示出和C805lF300控制的两相步进电机驱动系统组成框图。其中,上位机主要完成命令指示等控制功能;C8051F300主要用来接收上位机的指令参数。然后向A3992驱动器写控制字;A3992驱动电路主要完成按接收的控制字向电机提供相应的驱动电流。

      C805117300是美国Cygnal的一款完全集成的混合信号系统级MCU器件(SOC),其主要特点是:

      (1)高性能指令处理能力 采用Cygnal专利的高速管线全兼容)微控制器内核:

      (2)完善的时钟系统采用可编程25 MHz内部时钟发生器,不仅支持外部时钟,也支持使用过程中内外时钟发生器之间的切换:

      (4)片内模数转换 采用11通道线 Ks/s.具有可编程前置放大器(PGA)和模拟多路复用器(AMUX)的A/D转换器;

      (5)丰富的存储器资源 采用256字节片内RAM.8 KB片上Flash存储器,支持系统512字节(扇区)编程;

      (6)增强的中断资源 采用内含12个中断源,适用于多任务、实时系统的开发;

      (7)丰富的片上资源 采用片内温度传感器、电源监测器、片上电压比较器及上电复位、SMBUS/I2C和URAT接口、3个16位通用定时器、可编程定时器阵列(PCA)并带有比较/捕捉模块和WDT3种功能:

      (8)可编程的数字I/O口和交叉开关(crossbar)在这种交叉开关配置的I/O端口系统中,可以通过配置相应的寄存器将内部数字资源连接到物理I/O引脚上。改变了传统MCS一51单片机的固定I/O模式:

      (9)在线调试功能具有Cygnal2-Wire(C2)调试电路,支持存储器和寄存器的校验和修改、断点和单步。无需额外的RAM、程序存储器及定时器等。

      C8051F300是连接上位机和A3992的桥梁。上位机的指令信号包含电机的正转、反转和加减速等信息,该信号通过C8051F300的I/O端口进入单片机,单片机利用3条与A3992相连的I/O数据线.控制驱动器按用户的要求驱动电机运转。

      A3992型双DMOS全桥微步距脉宽调制(PWM)步进电机驱动器可利用控制器件通过3线串行接口(CLK,DATA,STROBE)对其进行控制.并能方便地调节步进电机的运转方向,实现各种不同的步进法(从整步驱动到可达64细分的微步距驱动),使步进电机的驱动方式具有很大的灵活性。

      A3992是通过3线串口写控制字来实现的。A3992的控制字有Word0和Wordl两个,每个控制字包含19个位(D0~D18),先传送高位D18,后传送位DO。其中Word0是桥电流控制字,当DO=0时,A3992便进入WordO模式;Wordl是时间数据控制字,当DO=1时,A3992便进入Wordl模式。两相步进电机详细的各位数据设置参见文献。

      A3992只需很少的R,C元件即可组成两相步进电机的微步距驱动电路。图2是A3992的典型应用电路,其连续输出的额定电流可达1.5 A。电压可达50 V。

      C805lF300不断地通过3线根据所输入的控制字,调整桥电流的方向和大小,从而控制步进电机按用户的实际需要运转。需要注意的是,控制字Wordl是时间数据控制字,用于设置死区时间、关断时间和快速衰减时间等相关参数,所以C8051F300只需对A3992进行一次设置即可,不必反复进行写操作。两相步进电机

      该系统硬件设计主要是由上位机与单片机接口、单片机控制电路和A3992驱动电路组成。两相步进电机其中,上位机主要实现用户与单片机的交互,并通过单片机的串口实现与单片机的通信。图3给出C8051F300串口和RS232的接口电路。

      单片机控制电路由C8051F300单片机、供电电源、滤波电容和一系列的I/O端口构成。其中,供电电源采用了A1117稳压器,将5 V输入电压转换成C8051F300适用的3.3 V供电电压,从而保证了供电电源的精度。A3992驱动电路是整个系统的功率部分,接收来自控制电路的信号,两桥桥臂输出满足一定时序的相电流,从而实现驱动步进电机按用户的要求运转。图4所示给出了系统的主体硬件电路。

      根据系统硬件设计的相关要求设计软件程序,完成系统初始化,接收来自用户的输入指令,控制驱动器按要求运转等功能。具体的系统软件流程设计如图5所示。其中系统初化包括对单片机内的看门狗、I/O端口和A3992的控制字Word0、Wordl参数的初始化。
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