步进电机驱动电路设计
步进电机驱动电路L297与L298以及原理分析
步进电机驱动电路原理图
L297与L298
步进电机驱动电路PCB图
原理分析：
电机转动过程中需要精密测出相应转过的角度，这就要求电机的灵敏度高，受惯性的影响较小，所以直流电机不满足要求。故我们采用了带光耦隔离，利用抗干扰能力强的TLP521作为隔离保护；利用L297进行PWM脉宽平滑调速与输出限流保护；利用L298实现电机驱动及其正反转，并采用二极管进行续流保护。
如图所示，在步进电机驱动模块中，采用了带光耦隔离，抗干扰能力强的TLP521作为隔离电流保护芯片，其中L297的17脚通过给高低电平来控制步进电机的正反转，而18脚为步进时钟输入端，控制每个步数的时间增量，19脚步进电机的半步或者整步的选择，10脚为使能控制端，来控制电机的启停，而经过内部包含4 信道逻辑驱动电路、高压、大电流双H 桥式驱动器L298来控制电机的正反转（如图10）。其中图6上的8个二极管起着续流保护的作用。
图10 L298内部原理图
实用的步进电机驱动电路图
实用的步进电机驱动电路(图)
概述
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
目前，对步进电机的控制主要有由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本设计选用第三种方案，用PMM8713三相或四相步进电机的脉冲分配器、SI-7300A 两相或四相功率驱动器，组成四相步进电机功率驱动电路，以提高集成度和可靠性，步进电机控制框图见图1。
图1 步进电机控制系统框图
硬件简介
● PMM8713原理框图及功能
PMM8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲分配器，适用于控制三相或四相步进电机。控制三相或四相步进电机时都可以选择3种励磁方式，每相最小吸入与拉出电流为20mA，它不仅满足后级功率放大器的输入要求，而且在其所有输入端上均内嵌施密特触发电路，抗干扰能力强，其原理框图如图2所示。
图2 PMM8713的原理框图
在PMM8713的内部电路中，时钟选通部分用于设定步进电机的正反转脉冲输入发。PMM8713有两种脉冲输入法：双脉冲输入法和单脉冲输入法。采用双脉冲输入法时，CP、CU两端分别输入步进电机正反转的控制脉冲。当采用单脉冲输入时，步进电机的正反转方向由U/D的高、低电位决定。
激励方式控制电路用来选择采用何种励磁方式。激励方式判断电路用于输出检测；而可逆环形计数器则用于产生步进电机在选定的励磁方式下的各相通断时序信号。
步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方法
步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方
法
步进驱动器是一种控制电机的装置，通过控制信号输入来驱动电机转动。而抱闸驱动电路是一种用于控制制动器的电路，可以使电机停止转动并保持在某个特定位置。
步进驱动器控制电机抱闸驱动电路的制作方法如下：
1.设计电路图：首先，需要根据步进电机和抱闸制动器的型号和规格，设计电路图。电路图应包括步进驱动器和抱闸驱动电路的连接方式和元件。确保电路图的正确性和合理性。
2.配置电路元件：根据电路图，准备所需的电路元件，包括步进驱动器芯片、抱闸驱动器芯片、电容器、电阻器、电感器等。确保选购到符合工作要求的合适元件。
3.连接步进驱动器：将步进驱动器芯片连接到电路板上，根据引脚定义将芯片正确连接。通常步进驱动器芯片具有相应的控制引脚，如使能引脚、方向引脚、脉冲引脚等。根据电路图连接正确的引脚。
4.连接抱闸驱动电路：将抱闸驱动器芯片连接到电路板上，根据引脚定义将芯片正确连接。抱闸驱动器芯片通常具有制动控制引脚和状态反馈引脚。根据电路图连接正确的引脚。
5.配置电源：为步进驱动器和抱闸驱动电路提供电源。根据芯片的电源要求，配置相应电源电压和电流。通常步进驱动器和抱闸驱动器芯片的电源电压范围在12V到36V之间。
6.连接信号线：根据电路图连接步进驱动器和抱闸驱动电路的信号线。信号线通常包括脉冲信号、方向信号、使能信号等。确保信号线的正常连接。
7.调试和测试：经过以上的连接工作之后，对电路进行调试和测试。通过输入控制信号，观察步进驱动器和抱闸驱动器的工作状态，确保其正常工作和稳定性。
(整理)实用的步进电机驱动电路图.
实用的步进电机驱动电路(图)
概述
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
目前，对步进电机的控制主要有由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本设计选用第三种方案，用PMM8713三相或四相步进电机的脉冲分配器、SI-7300A 两相或四相功率驱动器，组成四相步进电机功率驱动电路，以提高集成度和可靠性，步进电机控制框图见图1。
图1 步进电机控制系统框图
硬件简介
● PMM8713原理框图及功能
PMM8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲分配器，适用于控制三相或四相步进电机。控制三相或四相步进电机时都可以选择3种励磁方式，每相最小吸入与拉出电流为20mA，它不仅满足后级功率放大器的输入要求，而且在其所有输入端上均内嵌施密特触发电路，抗干扰能力强，其原理框图如图2所示。
图2 PMM8713的原理框图
在PMM8713的内部电路中，时钟选通部分用于设定步进电机的正反转脉冲输入发。PMM8713有两种脉冲输入法：双脉冲输入法和单脉冲输入法。采用双脉冲输入法时，CP、CU两端分别输入步进电机正反转的控制脉冲。当采用单脉冲输入时，步进电机的正反转方向由U/D的高、低电位决定。
激励方式控制电路用来选择采用何种励磁方式。激励方式判断电路用于输出检测；而可逆环形计数器则用于产生步进电机在选定的励磁方式下的各相通断时序信号。
步进电机H桥功率驱动电路设计
步进电机H桥功率驱动电路设计
步进电机是一种特殊的直流电机，可以通过一定的控制方式实现精准
的角度控制。步进电机的驱动电路通常采用H桥功率驱动电路，其中H桥
电路是通过四个开关元件（通常是MOSFET管或者IGBT管）和两个电源组
成的，能够实现电机的正、反向旋转。
H桥电路由四个开关元件组成，其中开关S1和S4连接在一起，共同
控制电机的一个端口，开关S2和S3连接在一起，共同控制电机的另一个
端口。H桥电路有四种状态：S1和S4为导通状态，S2和S3为截止状态；S2和S3为导通状态，S1和S4为截止状态；S1和S3为导通状态，S2和
S4为截止状态；S2和S4为导通状态，S1和S3为截止状态。
步进电机的驱动原理是通过控制H桥电路的四种状态，使得电机在施
加电源电压的不同方向上旋转。控制步进电机的一个重要参数是步距角，
即电机每转一圈所走过的角度。根据步距角的大小，步进电机可以分为全
角步进电机和半角步进电机。
全角步进电机的步距角为360度/步数，控制方式可以是单相驱动方
式或者双相驱动方式。单相驱动方式只需要两个驱动电路，一个控制电机
的一个端口，另一个端口通过调整S1和S4的导通时间来实现，通过调整
导通的时间长短，可以控制电机的速度。双相驱动方式需要四个驱动电路，分别控制电机的两个端口，通过交替切换四种状态来实现控制。
半角步进电机的步距角为360度/（2×步数）。控制半角步进电机通
常采用四相驱动方式，需要八个驱动电路，通过交替切换八种状态来实现
控制。四相驱动方式的原理是将步进电机的一个端口分成四段，通过施加
步进电动机的功率驱动电路
步进电动机的功率驱动电路步进电动机的驱动电路实习上是一种脉冲拓展电路，使脉冲具有必定的功率驱动才调。由于功率拓展器的输出直接驱动电动机绕组，因而，功率拓展电路的功用对步进电动机的作业功用影响很大。对驱动电路央求的基地疑问则是怎样前跋涉进电动机的活络性峻峭稳性。现在，国内经济型数控机床步进电动机驱动电路首要有以下几种:1.单电压限流型驱动电路
图所示是步进电动机一相的驱动电路，L是电动机绕组，晶体管VT能够以为是一个无触点开关，它的志向作业状况应使电流流过绕组L的波形尽或许挨近矩形波。可是由于电感线圈中的电流指数规矩上升，其时刻常数，须通过的时刻后才调抵达稳态电流。由于步进电动机绕组自身的电阻很小，所以，时刻常数很大，然后严峻影响电动机的主张频率。为了减小时刻常数，在励磁绕组中串以电阻R，这么时刻常数就大大减小，缩短了绕组中电流上升的过度进程，然后跋涉了作业速度。在电阻R两头并联电容C，是由于电容上的电压不能骤变，在绕组由截止到导通的霎时刻，电源电压悉数降低在绕组上，使电流上升更快，所以，电容C又称为加速电容。二极管V在晶体管VT截止时起续流和维护效果，以避免晶体管截止霎时刻绕组发作的反电势构成管子击穿，串联电阻RD
使电流降低更快，然后使绕组电流波形后沿变陡。这种电路的缺陷是R上有功率耗费。为了跋涉活络性，需加大R的阻值，跟着阻值的加大，电源电压也必定跋涉，功率耗费也进一步加大，正由于这么，单电压限流型驱动电路的运用遭到了绑缚。2.凹凸压切换型驱动电路
利益：功耗小，主张力矩大，突跳频率和作业频率高。
步进电机驱动电路的设计
L297和L298构成的步进电机控制系统，工作可靠，使用非常方便。 L297和L298构成的步进电机控制系统，工作可靠，使用非常方便。 构成的步进电机控制系统
6
vO
555 3
vI2
2
, vO
7 1
8.3 多谐振荡器 多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 多谐振荡器 能产生矩形脉冲波的自激振荡器 一． 用555定时器构成的多谐振荡器 定时器构成的多谐振荡器 1. 电路组成及工作原理
V CC R1 P R2 V CC 8 7 RD 4
vI1
6
3
vO
vC
C
vI2
2 1
555
5 0.01µF C1
2. 振荡频率的估算 用三要素法计算） （1）电容充电时间 1：（用三要素法计算） ）电容充电时间T
1 VCC − VCC v (∞) − vC (0 ) 3 T1 = τ 1 ln C = τ 1 ln = 0.7( R1 + R2 )C 2 vC (∞) − vC (T1 ) VCC − VCC 3
多谐振荡器是一种自激振荡电路， 多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加 输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。 输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。用 555定时器可以组成多谐振荡器 定时器可以组成多谐振荡器， 555定时器可以组成多谐振荡器，用石英晶体也 定时器可以组成多谐振荡器。 定时器可以组成多谐振荡器。石英晶体振荡器 的稳定性极好。 的特点是fo的稳定性极好。
步进电机驱动器的整机电路图
步进电机驱动器的整机电路图
在由上位机或P L C为主的工控系统中，尤其是在对各种机械设备的控制中，常常看到P L C、触摸屏、伺服电机驱动器、伺服电机或步进电机驱动器、步进电机的组合应用。对于伺服电机和步进电机，由于结构简单，原理上也不是太复杂，看到实物，再配合应用，就了解了。但对电机驱动器的结构和电路，限于各种条件，就难以知道其“本来面目”了。
本人由于工作关系，接手了一台需维修的步进电机驱动器，又由于维修的需要，测绘了步进电机的整机电路图，浏览之下，就知道步进电机驱动器是个怎么回事了。在此将整机全图奉献于大家。
整机全图共4张。
第一张图：步进电机驱动的主电路和开关电源电路。步进电机驱动器的功率输出电路的形式同变频器主电路是相似的。每一路皆由两只I G B T管子做推挽式输出，在管子上也反向并联了二极管，以提供反向电流的通路，进而保护I G B T管子的安全。I G B T管子的过流保护信号由A R1、B R1两只电阻上取得，此两只电阻将流经I G B T管子的电流信号转化为电压信号，经后级保护电路处理，送入单片机。开关电源输出的+5V，作为单片机的电源。另外，+5V、-5V还作为保护电路的双电路供电。一路+15V电源，经P I C和P T1转化为四路15V电源，供四路驱动电路用。
第二张图：驱动电源及端子信号来源。由电源板来的+15V电源，经N E555时基电路振荡逆变，开关变压器P T1四个次级绕组输出四组互相隔离的15V直流电压，供驱动I C的供电；
第三张图：步进电机驱动器的脉冲驱动电路及步时电机的工作电流设定电路等。驱动I C采用I S2110S专用的驱动芯片，单片机输出的四路脉冲信号经由74L S08四二输入与门电路处理后，送入四片I S2110S驱动电路，经光电隔离和功率放大后，送放逆变功率电路，输入步进脉冲到步时电机；
电机驱动电路设计与实现
电机驱动电路设计与实现
一、引言
电机驱动电路是利用电子器件控制电机转动的重要部分，它在工业生产、家用电器、汽车和机器人等领域都有着广泛的应用。设计一个稳定可靠的电机驱动电路对于各个领域的应用都至关重要。本文将介绍电机驱动电路的设计原理和实现方法，旨在为读者提供一份详尽的参考资料。
二、电机驱动电路设计原理
1.电机类型选择
在设计电机驱动电路之前，首先要选择适合的电机类型。常见的电机类型包括直流电机、步进电机、交流异步电机等。不同类型的电机需要不同的驱动电路设计，因此在选择电机类型时需要考虑清楚应用场景和性能需求。
2.电机驱动方式
常见的电机驱动方式包括直接驱动、换向驱动和PWM调速等。直接驱动适用于一些简单的应用场景，而换向驱动和PWM调速可以更精确地控制电机的转速和转向，适用于更加复杂的应用场景。
3.功率电路设计
功率电路设计是电机驱动电路设计中最关键的一环。它包括功率器件的选择、电源电路的设计、电流检测和保护电路等。合理的功率电路设计可以确保电机稳定可靠地工作，并且能够提高效率和降低能耗。
三、电机驱动电路实现方法
1.直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路通常包括电源部分、功率部分和控制电路部分。电源部分需要提供适宜的直流电压给电机，功率部分需要选用合适的功率晶体管或功率集成电路来控制电机的转动，控制电路部分需要设计相应的逻辑电路来控制电机的启停、转向和速度调节。
2.步进电机驱动电路设计
步进电机驱动电路设计需要考虑到步进电机的特性，通常包括脉冲信号的输入、相序控制、细分步数控制等。选择合适的驱动芯片和脉冲信号发生器，以及设计相应的控制逻辑电路是步进电机驱动电路设计的关键。
步进电机的驱动原理与驱动电路
步进电机是一种专门用于位置和速度精准操纵的特种电机.是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。您能够通过操纵脉冲个数来操纵角位移量，从而达到准确信位的目的；同时您能够通过操纵脉冲频率来操纵电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机分三种：永磁式（PM），反映式（VR）和混合式（HB）
永磁式：一样为两相，转矩和体积较小，步进角一样为度或15度；
反映式：一样为三相，可实现大转矩输出，步进角一样为度，但噪声和振动都专门大。
混合式：是指混合了永磁式和反映式的优势。它又分为两相和五相：两相步进角一样为度而五相步进角一样为
度。这种步进电机的应用最为普遍。
上图为六线式四相步进电机，共有两组线圈，每一个线圈有两相，每一相有一条引出线，两个公共端若是归并为一条线确实是五线式。将公共端C接到电源上，依次给各个相的引出线加低电平脉冲信号，步进电机将持续转动。
二、步进电机的特点
1、输出角与输入脉冲严格成正比，且在时刻长同步。步进电机的步距角
不受各类干扰因素，如电压
大小、电流的数值、波形的阻碍，转子的速度要紧取决与脉冲信号的频率，总的位移量那么取决与总
脉冲数。
2、步进电机的转向能够通过改变通电顺序来改变。
3、转子惯量小，启、停时刻短。
4、步进电机具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电机就
能够够维持在该固定位置。
5、步进电机的步进角有误差、转子转过必然步数以后也会显现累计误差，
但转子转过一转时刻以后，
步进电机H桥驱动电路设计
步进电机H桥驱动电路设计
设计一种步进电机驱动电路，使加到电机绕组上的电流信号前后沿较陡，降低了开关损耗，改善了电机的高频特性，同时具有多种保护功能．实验证明，该驱动电路简单、可靠并具有优良的驱动性能．
H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动．永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动．本文以两相混合式步进电机驱动器为例来设计H桥驱动电路．
1 电路原理
图1给出了H桥驱动电路与步进电机AB相绕组连接的电路框图．
4个开关K1和K4，K2和K3分别受控制信号a，b的控制，当控制信号使开关K1，K 4合上，K2，K3断开时，电流在线圈中的流向如图1(a)，当控制信号使开关K2，K3合上，K1，K4断开时，电流在线圈中的流向如图1(b)所示．4个二极管VD1，VD2，VD3，VD4为续流二极管，它们所起的作用是：以图1(a)为例，当K1，K4开关受控制由闭合转向断开时，由于此时线圈绕组AB上的电流不能突变，仍需按原电流方向流动(即A→B)，此时由V D3，VD2来提供回路．因此，电流在K1，K4关断的瞬间由地→VD3→线圈绕组AB→VD2
→电源+Vs形成续流回路．同理，在图1(b)中，当开关K2，K3关断的瞬间，由二极管VD 4，VD1提供线圈绕组的续流，电流回路为地→VD4→线圈绕组BA→VD1→电源+Vs．步进电机驱动器中，实现上述开关功能的元件在实际电路中常采用功率MOSFET管．
步进电机控制驱动电路设计
步进电机控制驱动电路设计
一、任务
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。设计一个三相步进电机控制驱动电路。
二、要求
1．基本要求
1）时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；
2）用IC设计一个具有“自启动”功能的三相三拍环形分配器；
3）能驱动三相步进电机的功放电路。
使用的是三相步进电机，工作相电压为12V
2．发挥部分
1）设计的环形分配器可实现“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相
六拍”的多工作方式选择；
2）完成步进电机供电电源电路设计；
3）其它创新。
操作说明(与实际电路相对应):
（从上到下依次）（从左到右）
短路环： 1 2 3 4 开关：1 4 工作模式：
断开接通断开接通0 0 三相单三拍正转
断开接通断开接通0 1 三相单三拍反转
断开接通断开接通0 0 三相六拍反转
断开接通断开接通0 1 三相六拍正转
接通断开接通断开0 0 三相双三拍正转
接通断开接通断开0 1 三相双三拍反转
注意：按键按下为0 向上为1
如果在工作时有异常情况请按复位键
调节变阻器2可以调节速度的大小
摘要
本设计采用自己设计的电源来给整个电路供电，用具有置位，清零功能的JK触发器
74LS76作为主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，从而来完成题目中的要求。并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。本系统具有以下的特点：
简易步进电机驱动系统的设计与实现
简易步进电机驱动系统的设计与实现
摘要:本实验设计了一个简易的步进电机驱动电路，使用了SST89E516RD单片机、ULN2803电机驱动芯片和四相八拍的步进电机。实验的目标是通过控制电路，使步进电机按照预定的顺序旋转。首先，我们将SST89E516RD单片机与ULN2803电机驱动芯片进行连接。单片机的相应引脚连接到ULN2803的输入端，ULN2803的输出端通过电阻连接到步进电机的控制端。然后，根据步进电机的类型和步进方式，我们确定了四相八拍的驱动顺序。通过对ULN2803的输入信号进行适时改变，可以实现步进电机的转动。
关键词：步进电机驱动电路，SST89E516RD单片机，四相八拍的步进电机，ULN2803电机驱动芯片，步进电机的转动
一、设计任务与要求
1、基本要求
(1）利用SST89E516RD单片机、ULN2803电机驱动芯片和四相八拍的步进电机，设计一个简易的步进电机驱动电路；
(2）使用嘉立创EDA或者Altium Designer软件完成硬件原理图的设计，并借助SST89E516RD单片机实验箱完成硬件电路的搭建；
(3）利用Keil等集成开发环境，完成汇编语言软件的编写和调试，并借助串口下载器将程序下载到实验系统上运行，本系统可以利用按键对步进电机进行加速和减速顺时针转动。
2、拓展要求（选做）
设计C语言代码完成上述基本要求，并且读取按键值，使步进电机进行逆时针转动。
二、总体方案设计
（一）总体方案论证
1. 步进电机选型：根据实验要求和预设条件，选择具有合适参数的步进电机作为驱动电机。需要考虑的参数包括步距角、相数、电机型号等。选择步进电机时需要根据实际需求确定电机的转速和扭矩要求，以及所需要的精度和分辨率等。
步进驱动器接线图
步进驱动器接线图
步进驱动器
步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。
步进驱动器接线图
1、共阳极接法，共阴检接法和差分方式接法
步进电机驱动控制电路设计
步进电机驱动控制电路设计
步进电机驱动控制电路结构李志刚,霍志华.基于GAL的五相步进电机驱动器的应用研究.光机电信息,2004,12:28-32.如图3.9所示。其中单片机是为脉冲分配器提供脉冲信号的和控制信号的;脉冲分配器将单片机送过来的脉冲按照预先设定好的逻辑时序进行分配(比如四相八拍的步进方式);脉冲放大器是为了将从脉冲分配器输出的电压较低的信号放大强化并送入光电藕合器，将单片机的电源和步进电机的电源隔离开，脉冲再次经过功率放大最后送入到步进电机绕组，步进电机开始运行。
步进电机控制原理
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。近30年来，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，推动了步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。刘宝廷,程树康等.步进电动机及其驱动控制系统,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,199.7.步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。王晓明.电动机的单片机控制.北京:北京航空航天大学出版社,2002.进电动机有如下特点:
(1)步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此，当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随型。
(2)由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价、又非常可靠。
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步进电机驱动电路设计
摘要
随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。
介绍了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控制控制模块，通过AT89S52单片机及脉冲分配器(又称逻辑转换器) L298完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制，操作方便，节省成本。
关键词：步进电机，单片机控制，AT89S52，L297，L298目录
1 步进电动机 (1)
1.1步进电机简介 (1)
1.2步进电机分类 (1)
2 步进电机工作原理 (2)
2．1步进电机结构 (2)
2．2步进电机的旋转方式 (2)
3 设计原理 (3)
3.1硬件电路组成 (4)
3.2步进电机控制电路 (4)
3.2.1 计数器工作模式 (4)
3.2.2 定时器工作模式 (4)
4 步进电机驱动电路设计 (4)
4.1驱动芯片L297 (5)
4.2驱动芯片L298 (5)
4.3键盘电路 (7)
4.4显示电路 (7)
5 步进电机控制程序 (8)
总结 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)
1 步进电动机
1.1 步进电机简介
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在数控系统!自动生产线!自动化仪表!绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用，为步进电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性’市场上有很多现成的步进电机控制机构，但价格都偏高。应用SGS公司推出的L297和 L298两芯片可方便的组成步进电机驱动器，并结合51单片机进行控制，即可以实现用相对便宜的价格组成一个性能不错的步进电机驱动电路。
图 1 步进电机
步进电机把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。
步进电机的优点是没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低，步进电动机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低，发热大，有时会
“失步”。
1.2 步进电机分类
步进电动机分为机电式、磁电式及直线式三种基本类型。
1、机电式步进电动机
机电式步进电动机由铁心、线圈、齿轮机构等组成。螺线管线圈通电时将产生磁力，推动其铁心心子运动，通过齿轮机构使输出轴转动一角度，通过抗旋转齿轮使输出转轴保持在新的工作位置；线圈再通电，转轴又转动一角度，依次进行步进运动。
2、磁电式步进电动机
磁电式步进电动机主要有永磁式、反应式和永磁感应子式3种形式。永磁式步进电动机由四相绕组组成。A相绕组通电时，转子磁钢将转向该相绕组所确定的磁场方向;A 相断电、B相绕组通电时，就产生一个新的磁场方向，这时，转子就转动一角度而位于新的磁场方向上，被激励相的顺序决定了转子运动方向。永磁式步进电动机消耗功率较小，步矩角较大。缺点是起动频率和运行频率较低。
3、直线式步进电动机
有反应式和索耶式两类。索耶式直线步进电动机由静止部分（称为反应板）和移动部分(称动子)组成。反应板由软磁材料制成，在它上面均匀地开有齿和槽。电机的动子由永久磁铁和两个带线圈的磁极A和B组成。动子是由气垫支承,以消除在移动时的机械摩擦,使电机运行平稳并提高定位精度。这种电机的最高移动速度可达1.5米/秒，加速度可达2g,定位精度可达20多微米。由两台索耶式直线步进电动机相互垂直组装就构成平面电动机。给x方向和y方向两台电机以不同组合的控制电流，就可以使电机在平面内做任意几何轨迹的运动。大型自动绘图机就是把计算机和平面电动机组合在一起的新型设备。平面电动机也可用于激光剪裁系统，其控制精度和分辨力可达几十微米。
2 步进电机工作原理
2．1 步进电机结构
电机转子均匀分布着40个小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），
即
图2 定子和转子的展开图
A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1），如图2。
2．2 步进电机的旋转方式
如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て，这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系，而方