步进电机控制方法_电子/电路_工程科技_专业资料。第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图 4-11 所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配 器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 脉冲信号 发 生 器 方向电平 环形脉冲

　　第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图 4-11 所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配 器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 脉冲信号 发 生 器 方向电平 环形脉冲 分 配 器 功 率 驱动电路 步 电 进 机 图 4-11 步进电机的控制驱动流程 二、步进电机的脉冲分配 环形分配器是步进电机驱动系统中的一个重要组成部分， 环形分配器通常分为硬环分和 软环分两种。硬环分由数字逻辑电路构成，一般放在驱动器的内部，硬环分的优点是分配脉 冲速度快，不占用 CPU 的时间，缺点是不易实现变拍驱动，增加的硬件电路降低了驱动器的 可靠性；软环分由控制系统用软件编程来实现，易于实现变拍驱动，节省了硬件电路，提高 了系统的可靠性。 1．采用硬环分时的脉冲分配 采用硬环分时，步进电机的通电节拍由硬件电路来决定，编制软件时可以不考虑。控制 器与硬环分电路的连接只需两根信号线：一根方向线，一根脉冲线（或者一根正转脉冲线， 一根反转脉冲线） 。假定控制器为 AT89S52 单片机，晶振频率为 12MHz，如图 4-18：P1.0 输 出方向信号，P1.1 输出脉冲信号。 AT89S52 P1.1 P1.0 方向电平 步进脉冲 步进电机驱动器 硬件环分 电 路 功 率 驱动电路 步 电 进 机 图 4-18 硬环分时的脉冲分配 则控制电机走步的程序如下： （1）电机正转 100 步 MOV 0FH，#100D CONT1： SETB P1.0 CLR P1.1 NOP NOP SETB P1.1 MOV 0EH，#4EH MOV 0DH，两相步进电机#20H CALL DELAY DJNZ 0FH，两相步进电机CONT1 RET （2）电机反转 100 步 MOV 0FH，#100D CONT2： CLR P1.0 CLR P1.1 NOP NOP SETB P1.1 ；准备走 100 步 ；正转时 P1.0=1 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） ；发步进脉冲的上升沿 ；两脉冲之间延时 20000μs（决定电机的转速） ；20000 的 HEX 码为 4E20 ；调用延时子程序 ；循环次数减 1 后，若不为 0 则继续，循环 100 次 ；准备走 100 步 ；反转时 P1.0=0 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） ；发步进脉冲的上升沿 ；两脉冲之间延时 20000μs（决定电机的转速） MOV 0EH，两相步进电机#4EH MOV 0DH，#20H ；20000 的 HEX 码为 4E20 CALL DELAY ；调用延时子程序 DJNZ 0FH，CONT2 ；循环次数减 1 后，若不为 0 则继续，循环 100 次 RET 2．采用软环分时的脉冲分配 如图 4-19 所示，该系统基于 AT89S52 单片机，利用扩展的可编程接口芯片 8255A 的 PB 口送出步进脉冲信号，经过驱动放大后，分别控制 X 轴、Z 轴两个三相六拍反应式步进电机 激磁绕组的通电顺序，以控制刀架在 X、Z 两个方向的运动。 根据步进电机的工作原理， 只要不断改变绕组的通电状态， 步进电机即按规定的方向运 转。软件分配脉冲采用查表法，按正向运转的通电顺序（如图 4-20 所示） ，列出各相绕组的 脉冲分配表（如表 4-11 所示，表中“0”表示通电） 。每个电机设置一个指针寄存器，初始 化时使指针指向分配表的表首。步进电机需要正向运行一步时，指针下移一行，同时输出该 行的状态，当指针超出分配表表尾时自动回到表首；步进电机反向运行时，指针上移一行， 并输出该行的脉冲值，当指针超出表首时又自动回到表尾。 表 4-11 步进电机绕组通电顺序表 代 码 0BH 09H 0DH 0CH 0EH 0AH 电机绕组通电顺序 选通信号 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 8255A 图 4-19 A 功 放 C 相绕组 B 相绕组 A 相绕组 Z 向选通 C 相绕组 B 相绕组 A 相绕组 X 向选通 地 址 MOTB+1 MOTB+2 MOTB+3 MOTB+4 MOTB+5 MOTB+6 指 针 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 1 1 A 0 0 1 1 1 0 B 1 0 0 0 1 1 C 1 1 1 0 0 0 功 放 软环分时的绕组通电布置 AB B 正 转 图 4-20 BC C CA A AC C 反 转 步机电机正、反转时的绕组通电顺序（三相六拍方式） CB B BA Z 向电机脉冲分配子程序 Y 正向运转? N 指针小于表首地址? 指针减 1 N 指针加 1 Y 指针修改到表尾 指针大于表尾地址? N Y 指针修改到表首 图 4-21 输出脉冲信号至 8255A 的 PB 口 返 回 Z 向电机脉冲分配子程序框图 设 R6、R7 分别为 X、Z 向电机的指针寄存器，正常情况下 R6 与 R7 的取值应在 1～6 之 间（六拍之一） 则 Z 向电机脉冲分配的具体程序如下（采用 MCS-51 汇编语言） 。 。 ；Z 向电机正转一步（若 DEC R7，则反转一步） BDZ1P： INC R7 OTZ： CJNE R7，#07H，AA0 MOV R7，#01H ；指针超出分配表的表尾（R7=#07H）时，自动回到表首（R7=#01H） JMP AA1 AA0： CJNE R7，#00H，AA1 ；指针超出分配表的表首（R7=#00H）时，自动回到表尾（R7=#06H） MOV R7，#06H AA1： MOV DPTR，#MOTB ；16 位数据指针指向脉冲分配表的首地址 ；Z 向指针送给 A MOV A，R7 MOVC A，@A+DPTR ；查表取出 Z 向电机绕组通电状态，存于 A MOV B，A ；再送寄存器 B 中暂存 MOV A，R6 ；取 X 向指针送给 A MOVC A，@A+DPTR ；查表取出 X 向电机绕组通电状态，送给 A ；将 A 的高 4 位与低 4 位交换，之后，低 4 位全为 0 SWAP A ADD A，B ；A 与 B 相加后，A 的高 4 位为 X 通电状态，低 4 位为 Z 通电状态 ANL A，#11110111B ；将 A 的 D3 位置 0，步进电机选择 Z 向电机输出，X 电机保持原有通电状态 MOV DPTR，#2FFDH；8255A 的 PB 口地址 MOVX @DPTR,A ；同时输出 X、Z 向电机绕组通电状态至 8255A 的 PB 口 ；X 向电机转子保持不动，Z 向电机转子转过一拍 RET ；不用 （地址：MOTB+0） MOTB： DB 0FH ；A 相通电 （地址：MOTB+1） DB 0BH DB 09H ；AB 相通电 （地址：MOTB+2） DB 0DH ；B 相通电 （地址：MOTB+3） DB 0CH ；BC 相通电 （地址：MOTB+4） ；C 相通电 （地址：MOTB+5） DB 0EH DB 0AH ；CA 相通电 （地址：MOTB+6） 设 Z 向电机连续运转 100 步，则走步程序为： MOV 0FH，#100D ；100 步 CONT3： CALL BDZ1P ；Z 向电机走一步（调用上述的脉冲分配子程序） MOV 0EH，#4EH ；两脉冲之间延时 20000μs（决定电机的转速） MOV 0DH，步进电机#20H ；20000 的 HEX 码为 4E20 ；相邻步之间的延时（决定电机的转速） CALL DELAY DJNZ 0FH，CONT3 ；循环次数减 1 后，若不为 0 则继续，循环 100 次 RET X 向电机的脉冲分配程序与走步程序同 Z 向相似，在此不再赘述。 从上面的分析可以看出，采用软件来分配步进电机的走步脉冲时，步进电机对于每台电机，控制 系统硬件电路需要的输出口数目，取决于步进电机的相数,至于节拍的分配方式（大步或小 步） ，则要根据使用要求来决定。由于采用了软环分，只需改变部分软件，即可实现变拍驱 动。
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