基于集成芯片的步进电机驱动器设计
基于AT89C51单片机和ULN2003驱动芯片的步进电机控制及驱动电路系统的设计
基于AT89C51单⽚机和ULN2003驱动芯⽚的步进电机控制及驱动电路系统的设计摘要 (1)Abstract (2)第⼀章.绪论 (2)1.1设计背景 (4)1.2关于国内外同类产品的发展和应⽤ (4)1.3 本⽂所做的⼯作 (5)1.4 研究内容与安排 (5)第⼆章系统总体⽅案设计 (7)2.1 设计原理 (7)2.2 主要元器件介绍 (8)2.2.1 四相六线步进电机的介绍 (8)2.2.2 AT89C51单⽚机芯⽚介绍 (10)2.2.3 ULN2003芯⽚介绍 (11)2.2.4 LED七段数码管介绍 (12)第三章步进电机控制及驱动系统电路设计实现 (13)3.1 硬件设计 (13)3.2 软件设计 (17)第四章电路调试 (18)第五章总结 (20)致谢 (21)参考⽂献 (22)附录 (23)摘要本⽂主要研究了⼀种基于AT89C51单⽚机和ULN2003驱动芯⽚的步进电机控制及驱动电路系统的设计。
该系统可分为：控制模块、驱动模块、显⽰模块、⼈机交互模块四⼤部分。
其中采⽤AT89C51单⽚机作为控制模块的核⼼，利⽤单⽚机编程实现了对步进电机启动停⽌、正转反转、加速减速等功能的基本控制。
驱动模块由芯⽚ULN2003A驱动步进电机⼯作；显⽰部分由七段LED共阴数码管组成；⼈机互换部分由相应的按键实现相应的功能。
通过实际测试表明本设计系统的性能优于传统步进电机控制器，具有结构简单、可靠性⾼、实⽤性强、⼈机接⼝简单⽅便、性价⽐⾼等特点。
此外，本⽂还介绍了步进电机的基本原理及AT89C51单⽚机的性能特点。
关键词：步进电机;ULN2003; AT89C51;AbstractThis article mainly introduced the basic principle of stepping motor and the performance characteristics of AT89C51.Design research based on AT89C51 and ULN2003 stepper motor driver chips control and drive circuit system.The system can be divided into: control module, drive module, display module, human–computer interaction module.The AT89C51 single chip microcomputer as the core of the control module, microcontroller programming has realized the start stop the stepper motor, forward reverse, speed reducer, and other functions of basic control.Driver module driven by chip ULN2003A stepper motor;Display section is made up of seven segment digital tube LED, Yin;Man-machine interchangeable parts by the corresponding button to achieve the corresponding function.Through the actual test show that the system performance is superior to the traditional stepping motor controller is designed, with simple structure, high reliability and strong practicability, simple and convenient man-machine interface, high cost performance, etc.Key words: stepper motor;ULN2003;AT89S52 devices.摘要 (1)Abstract (2)第⼀章.绪论 (4)1.1设计背景 (4)1.2 关于国内外同类产品的发展和应⽤ (4)1.3 本⽂所做的⼯作 (5)1.4 研究内容与安排 (5)第⼆章系统总体⽅案设计 (7)2.1 设计原理 (7)2.2 主要元器件介绍 (8)2.2.1 四相六线步进电机的介绍 (8)2.2.2 AT89C51单⽚机芯⽚介绍 (10)2.2.3 ULN2003芯⽚介绍 (11)图2.6 ULN2003逻辑图 ..................................................................................................................... 11 2.2.4 LED 七段数码管介绍............................................................................................................... 12 图2.7六位LED 共阴数码显⽰管图 (12)第三章步进电机控制及驱动系统电路设计实现 (13)3.1 硬件设计 (13)1B 11C 162B 22C 153B 33C 144B 44C 135B 55C 126B 66C 117B77C10COM 9U2ULN2003AXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78 P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51 ............................................................................................................................................................ 14 3.2 软件设计.. (17)第四章电路调试 ................................................................................................... 18 第五章总结............................................................................................................. 20 致谢......................................................................................................................... 21 参考⽂献................................................................................................................. 22 附录 . (23)第⼀章.绪论1.1设计背景电⽓时代的今天，电动机⼀直在现代化的⽣产和⽣活中起着⼗分重要的作⽤。
步进电机运动控制系统设计
步进电机运动控制系统设计设计时考虑到CPU在执行指令时可能受到干扰的冲击,导致程序”跑飞”或者进入”死循环”,因此,设计了看门狗电路,使用的是MAXIM公司生产的微处理系统监控集成芯片MAXI813。
本文还详细地给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编程序。
步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的系统中。
在生产过程中要求自动化、省、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微和技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民领域都有应用。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。
一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。
步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。
在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
因此非常适合于单片机控制。
步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。
步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
基于四倍频专用集成电路QA740210的步进电机闭环设计
Ｓ ， Ｃ）本脚需要输入一个负脉； 片选并清 中。
零 后 本 脚 输 入 负 脉 冲 的 个 数 决 定 Ａ Ｓ的 Ｂ 三 个 模 式 ： 入 ０个 脉 冲 ， 输 Ａ模 式 ， 对 零 绝
（ Ｂ Ｚ） Ａ Ｓ 输入不起作用 ： 入奇数个脉冲 ， 输
Ｂ模 式 ， 对 零 （ Ｓ ） 入 后 Ｃ ｏ才 有 绝 ＡＢ Ｚ 输 Ｐ
可在很大范围里 方便地选 择 ： 临界 报警 ②
引 脚 ２ 正 交 信 号 １Ｏ ： ，ｄ端 ， 收 光 栅 端 为低 ，０ 接 ９ ｄ如 超 前 ０ ， 当全 “ ” 号 输 ｄ则 ０信
与过速报警两档速度提 示 ： 可在 光栅 运动 尺（ 或旋 转编码器 ） 传送 过来的信号 ， 这个 入后， 此端为高， 此端可直接驱动 Ｌ Ｄ。 Ｅ 速度 接近极限值时给 出临界 报警信息 ， 以 信 号 应 为 方 波 。 本 芯 片 将 对 ０ ｄ与 引脚 ３
引脚 ７ 全 “ ” 号 输 入 端 （Ｚ ） 引 ： ０信 Ａ ｉ此 ，
便操作者及时控制光栅 运动 快慢 ； 在速 接 收 的 ９ ｄ正 交 方 波进 行 四倍 频 ， 根 据 脚 接 收 可 逆 计 数 器 传 送 过 来 的 一 个 正 脉 ③ ０ 并
度 超 过极 限 值 时 本 芯 片将 给 出 出 错 信 息 ： ０ 与 ９ ｄ之 间 的 相 位 关 系 进 行 相 位 判 冲信 号 ，宽 度 ≥１个 主 频 周 期 ）它 的输 入 ｄ ０ （ ，
・
工 程 师笔 记 ・
基于 四倍 频 专用 集成 电路 ＱＡ７ ０ ４２０ １ 的步进 电机 闭环设 计
行 四倍频后产 生两 路加 、减 计数信号 ， 送
到 加 减 计 数输 入 双 时 钟 可 逆 计 数 器 进 行
uln2003驱动步进电机原理
uln2003驱动步进电机原理
ULN2003是一种集成电路芯片，常用于驱动步进电机。
它通常被用作步进电机驱动器，可以简化步进电机的控制和驱动。
ULN2003芯片内部包含7个开关二极管阵列，每个开关都能够承受较大的电流，因此可以直接驱动步进电机，而不需要外部电流放大器。
ULN2003驱动步进电机的原理是通过控制芯片内部的开关二极管来改变电流的流向，从而控制步进电机的转动。
步进电机是一种特殊的电动机，它通过控制电流的大小和方向来实现精确的角度转动。
ULN2003芯片内部的开关二极管可以提供所需的电流和电压，以驱动步进电机的不同相。
具体来说，ULN2003芯片内部有7个开关二极管，分别对应步进电机的不同相。
通过控制这些开关二极管的通断，可以实现对步进电机的精确控制。
通常情况下，通过外部的控制信号来控制
ULN2003芯片内部的开关二极管，从而控制步进电机的转动。
总的来说，ULN2003驱动步进电机的原理是利用芯片内部的开关二极管来控制电流的流向，从而控制步进电机的转动。
这种集成芯片的使用简化了步进电机的控制电路，提高了系统的稳定性和可
靠性。
ULN2003芯片在控制步进电机方面具有成本低、使用方便等优点，因此在各种应用中得到广泛的应用。
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计1本文介绍了基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计。
一、设计目标本次设计的目标是：设计一个可控制多路步进电机的系统，具备高效、可靠的控制方式，实现步进电机多通道运动控制的目标。
二、硬件选型1、主控芯片STM32本设计采用STM32作为主控芯片，STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、高集成度、易于开发等优点，非常适合此类控制系统。
2、FPGA本设计采用FPGA作为数据处理和控制模块，FPGA具有可编程性和高速、低功耗的特点，在电机控制系统中有广泛的应用。
3、步进电机步进电机具有速度可调、定位精度高等特点，很适合一些高精度的位置控制系统。
4、电源模块电源模块负责为整个系统提供稳定的电源。
5、驱动模块驱动模块负责驱动步进电机，其控制原理为将电机的输入电流拆分为若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动。
三、系统设计1、STM32控制器设计STM32控制器是本系统的核心，其功能是读取FPGA发送的控制信号和控制步进电机的运动。
STM32控制器处理的信号主要包括方向信号、脉冲信号、微步子段等控制参数，将这些参数按照驱动模块的需求分发到各个驱动模块中，从而控制步进电机的运动。
2、FPGA模块设计FPGA模块是本系统的数据处理模块，其主要功能是接收STM32发送的指令，进行解码并且转化为步进电机的控制信号，以驱动步进电机的运动，同时FPGA模块还负责将电机的运动数据反馈回STM32，以保证整个系统的稳定运行。
3、驱动模块设计驱动模块是本系统的控制模块，其主要功能是将电机的输入电流拆分成若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动，从而实现对步进电机的控制。
四、系统流程1、系统初始化整个系统初始化主要包括STM32控制器的初始化、FPGA模块的初始化、各个驱动模块的初始化、电源模块的初始化，当系统初始化完成后，所有硬件设备均已经准备完成，可以开始正常的运行。
基于单片机的步进电机控制电路设计
基于单片机的步进电机控制电路设计
步进电机是一种应用广泛的电机，它的控制方式是通过逐步改变电流来驱动电机转动。
基于单片机的步进电机控制电路设计可以使步进电机的控制更加精确、方便和自动化。
下面将介绍一下如何设计一台基于单片机的步进电机控制电路。
首先，我们需要选择合适的单片机。
对于步进电机控制，需要一个I/O口数目足够的单片机，并且要求计算速度快、性能稳定。
常用的单片机有AT89C51、AVR、PIC、STM32等，其
中STM32拥有强大的计算能力和外设支持，非常适合用于步
进电机控制电路的设计。
接下来，我们需要考虑步进电机的驱动方式。
步进电机可以采用全步进或半步进两种方式驱动。
全步进控制方式会让电机一步步转动，步距为180度，转速慢但精确度高，而半步进控制方式可以让电机先半步，再进入全步进控制，提高了转速同时又保持了较高的精度。
最后，我们需要设计电路连接和代码编写。
在电路连接方面，需要将单片机输出引脚和驱动芯片的控制引脚相连，同时将驱动芯片输出端和电机的相应引脚相连。
在代码编写方面，需要根据所选单片机的指令集来编写步进电机控制引脚输出的程序，实现步进电机转速和方向的控制。
综上所述，基于单片机的步进电机控制电路设计需要选取合适的单片机，选择合适的步进电机驱动方式，并根据电路连接和
代码编写来实现电机的精确控制。
这样设计出的步进电机控制电路可以应用于各种机械设备控制，使之更加智能化和自动化。
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现基于STM32的步进电机控制系统设计与实现1. 概述步进电机是一种非常常见的电动机，在许多自动化系统和工控设备中得到广泛应用。
它们具有精准的定位能力和高效的控制性能。
本文将介绍如何使用STM32微控制器来设计和实现步进电机控制系统。
2. 硬件设计首先需要确定步进电机的规格和要求，包括步距角、相数、电流和电压等。
根据步进电机的规格，选择合适的驱动器芯片，常见的有L298N、DRV8825等。
接下来，将选定的驱动器芯片与STM32微控制器相连。
通常，步进电机的控制信号需要使用到微控制器的GPIO引脚，同时由于步进电机的工作电流比较大，需要使用到微控制器的PWM输出信号来调节驱动器芯片的电流限制。
除此之外，还需要一个电源电路来提供驱动器和步进电机所需的电源。
可以选择使用一个电源模块，也可以自行设计电源电路。
3. 软件设计软件设计是步进电机控制系统的核心部分，主要包括步进电机驱动代码的编写和控制算法的实现。
首先，需要在STM32的开发环境中编写步进电机驱动代码。
根据所选的驱动器芯片和步进电机规格，编写相应的GPIO控制代码和PWM输出代码。
同时，可以添加一些保护性的代码，例如过流保护和过热保护等。
接下来，需要设计和实现步进电机的控制算法。
步进电机的控制算法通常是基于位置控制或速度控制的。
对于位置控制，可以使用开环控制或闭环控制，闭环控制通常需要使用到步进电机的编码器。
对于开环控制，可以通过控制步进电机的脉冲数来控制位置。
通过控制脉冲的频率和方向，可以实现步进电机的转动和停止。
这种方法简单直接，但是定位精度有限。
对于闭环控制，可以使用PID控制算法或者更高级的控制算法来实现位置控制。
通过读取步进电机的编码器反馈信号，可以实时调整控制输出。
这种方法可以提高定位精度和抗干扰能力，但是算法实现相对复杂。
4. 系统实现在完成硬件设计和软件设计后，可以进行系统的调试和实现。
基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计
基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计步进电机是一种非常常见的电机类型，由于其具有精准定位、适应高速运动以及控制简单等特点，被广泛应用于各种自动化设备中。
本文将从步进电机的工作原理、控制方式以及基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计等方面展开阐述。
首先，我们来了解步进电机的工作原理。
步进电机是一种特殊的同步电动机，它具有内置的磁化轭，在没有外部励磁的情况下也能自动旋转。
步进电机的旋转是由控制电流方向和大小来实现的。
通常情况下，步进电机每转动一定角度，称为“步距角”，它可以是1.8度、0.9度、0.45度等，不同的步距角决定了电机的分辨率。
步进电机的控制方式主要有全步进和半步进两种。
全步进是指每次控制信号脉冲后，电机转动一个步距角。
而半步进则是在全步进基础上，在脉冲信号中引入一半步距角的微调。
控制信号脉冲可以是脉冲序列或者方波信号。
基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计主要包括控制信号发生器的设计和步进电机驱动电路的设计。
控制信号发生器负责产生相应的控制信号脉冲，而步进电机驱动电路将这些脉冲信号转化为电流信号驱动步进电机。
控制信号发生器的设计可以采用定时器/计数器模块来实现。
AT89C52芯片具有可编程的定时器/计数器，可以用来产生控制信号的脉冲。
通过设置定时器的工作方式和计数值，可以实现不同频率、占空比的控制脉冲。
步进电机驱动电路的设计主要包括功率级驱动电路和电流控制电路。
功率级驱动电路负责将控制信号转化为足够大的电流驱动步进电机，通常采用功率放大器来实现。
电流控制电路则用来控制驱动电流的大小，使步进电机能够顺畅工作。
电流控制电路通常采用可调电阻、电流检测电阻和比较器等元件组成。
在步进电机控制器设计中，还需要考虑到步进电机的特性和应用需求。
例如，步进电机的电源电压、额定电流、阻抗、扭矩等参数需要与驱动电路匹配。
此外，还需要考虑到步进电机的机械结构、位置传感器、防重叠措施等因素。
HR4988微特步进电机驱动芯片说明书
典型应用图描述HR4988是一种便于使用的内部集成了译码器的微特步进电机驱动器。
其设计为能使双极步进电机以全、半、1/4、1/8、1/16步进模式工作。
步进模式由逻辑输入MSx 选择。
输出驱动能力达到38V 和±2A 。
HR4988包含一个工作在慢衰或混合衰减模式的固定衰减时间的电流调节器。
译码器是HR4988易于实施的关键。
通过STEP 简单的输入一个脉冲就可以使电机完成一次步进，省去了相序表，高频控制线及复杂的编程接口。
这使其更适于在没有复杂的微处理器或微处理器负担过重的场合。
在步进操作期间，HR4988的内部电路可以自动的控制其PWM 操作工作在快、慢及混合衰减模式。
在混合衰减模式下，器件初始经过一段时间的快衰减后，将切换至慢衰减模式直至固定衰减时间结束。
混合衰减模式控制不但降低了电机工作时产生的噪声，还增加了步进的准确性，同时减小了系统的功耗。
内部的同步整流控制电路改善了PWM 操作时的功耗。
内部保护电路包括：带迟滞额过热保护、欠压锁定及过流保护。
不需要特别的上电时序。
HR4988目前提供带有裸露焊盘的QFN-28封装，能有效改善散热性能，且是无铅产品，引脚框采用100％无锡电镀。
型号选择型号封装包装信息HR4988SQQFN28with exposed thermal pad5000/reel特点●低导通电阻R DS(ON)●自动检测并选择电流衰减模式●支持慢衰减和混合衰减模式●降低功耗的同步整流功能●内部欠压锁定●过流保护●兼容3.3V 和5V 逻辑电平●过热关断电路●对地短路保护●负载短路保护●最高支持16细分封装形式QFN28with exposed thermal pad功能模块图电路工作极限at Ta=25°CParameter Symbol Conditions Ratings UnitLoad Supply Voltage V BB40VOutput Current I OUT±2ALogic Input voltage V IN-0.3to5.5VLogic Supply voltage V DD-0.3to5.5VMotor Output Votage-2.0to37V Sense Voltage V SENSE-0.5to0.5VReference Voltage V REF 5.5V Operating Ambient Temperature T A Range S-20to85°C Maximum Junction T J(max)150°CStorage Temperature T stg-55to150°C推荐工作条件at Ta=25°CMin NOM Max UnitV负载供电电压VBB8-38V逻辑供电电压VCC3- 5.5输出电流设置IOUT02A推荐外围设置1、ROSC：必要时，根据自身电机和应用控制频率选择合适的ROSC对地电阻，选择电流上升慢衰，下降混合衰，使电机电流纹波最小。
基于单片机的步进电机的控制器设计
基于单片机的步进电机的控制器设计在现代工业自动化和控制领域中，步进电机因其精确的定位和可控的旋转角度而得到了广泛的应用。
而设计一个高效、稳定且易于操作的基于单片机的步进电机控制器则成为了实现精确控制的关键。
一、步进电机的工作原理要设计步进电机的控制器，首先需要了解步进电机的工作原理。
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制电机。
它由定子和转子组成，定子上有若干个磁极，磁极上绕有绕组。
当给定子绕组依次通电时，产生的磁场会驱动转子按照一定的方向和步距角转动。
步距角是指每输入一个电脉冲信号，转子所转过的角度。
步距角的大小取决于电机的结构和控制方式。
常见的步距角有 18°、09°等。
通过控制输入电脉冲的频率和数量，可以精确地控制步进电机的转速和转角。
二、单片机的选择在设计控制器时，单片机的选择至关重要。
常见的单片机如 51 系列、STM32 系列等都可以用于控制步进电机。
51 系列单片机价格低廉，开发简单，但性能相对较低；STM32 系列单片机性能强大，资源丰富，但开发难度相对较大。
考虑到控制的精度和复杂程度，我们可以选择STM32 系列单片机。
例如，STM32F103 具有较高的处理速度和丰富的外设接口，能够满足步进电机控制器的需求。
三、控制器的硬件设计硬件设计主要包括单片机最小系统、驱动电路、电源电路等部分。
单片机最小系统是控制器的核心，包括单片机芯片、时钟电路、复位电路等。
STM32F103 的最小系统通常需要外部晶振提供时钟信号，以及合适的复位电路保证单片机的可靠启动。
驱动电路用于放大单片机输出的控制信号，以驱动步进电机工作。
常见的驱动芯片有 ULN2003、A4988 等。
以 A4988 为例，它可以接收来自单片机的脉冲和方向信号，并输出相应的电流来驱动步进电机。
电源电路则为整个系统提供稳定的电源。
通常需要将外部输入的电源进行降压、稳压处理，以满足单片机和驱动电路的工作电压要求。
基于SLE4520的步进电机细分驱动控制器
其 引脚 名称及 功 能可 参考 文 献 ［ ］ ４ 。利 用 Ｓ Ｆ ２ ＬＡ５ ０产 生三 相
５ ６
Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔＴ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓｒ
Ｄｅ ． ０ １ ｅ ２ ｌ
Ｓ ＷＭ 波的电路如图 ２所 示 。Ｓ Ｆ ５ ０与单片 机都采 用 ＋５Ｖ Ｐ ＬＡ ２
４４０ ） ０ ００ （ 庆 三峡 学 院 电 子 与信 息 工 程 学 院 ， 庆 重 重
摘 要 ： 对模 拟 电路 构 成 的 Ｓ ＷＭ 细分 驱 动 电路 硬 件 电路 复 杂 、 试 与 维 护 困难 的 现 状 ， 计 了一 个 数 字 化 步 进 电机 针 Ｐ 调 设
细分驱动控制 器。主 电路功 率器件采用智能功率模块 ， 制电路 主要 由可编程 三相 Ｓ ＷＭ 芯 片 Ｓ Ｅ ５ ０和 单片机组 成。 控 Ｐ Ｌ４２
采用等面积双极性调制 的控 制算法 ， 对三相 步进 电机 定予 绕组 电流进行 正弦细分 ， 选择合 适的 区段数 和每个 区段 的等宽
脉 冲个数 ， 可实现步矩角的等步距 、 高精度细分。 电路简单 ， 运行稳 定， 细分精度 高， 具有 一定的推 广应用价值 。
关键 词 ： 步进 电机 ； 片机 ；Ｐ 单 Ｓ ＷＭ集成芯 片； 细分算法
上进行转速 和定时显示 。 单片机最小 系 统和 ＩＭ 智 能功 率模 块都 属 于通 用 电路 。 Ｐ 文 中重点介绍三相 Ｓ ＷＭ信号发生 电路 的软硬件设计 。 Ｐ
１２ 基 于 Ｓ Ｆ ５ ０的 三 相 Ｓ Ｗ Ｍ 信 号 产 生 电路 ． ＬＡ２ Ｐ
系统结构 简单 、 软件 控制 方便 ， 以在 不修 改任何 硬件 电路 的 可
基于FPGA的步进电机控制芯片设计
个 脉 冲 信 号 ， 机则 转 过 一 个 步 距 角 。这 一 线 性 关 系 的存 在 ， 电
加上 步进 电 机 只有 周 期 性 的 误 差 而 无 累 积 误 差 等 特 点 。 使 得 在
速度 、 位置 等 控 制 领域 用步 进 电机 来 控 制 变 的非 常 的简 单 。 在 本 次 芯 片设 计 中 ，我 们 以 被 广 泛 使 用 的 四 项 步 进 电 机 为 控 制 目标 。 四项 步 进 电 机 的 驱 动 信 号是 以双 向 移位 寄存 器 来 实
《 业 控 制计 算 ￣ ｝ ０ １年 第 ２ 工 ２ １ ４卷 第 ４期
７ １
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的步进 电机控制芯 片设 计
Ｆ ＧＡ— ａ ｅ Ｓ ｅ ｅ ｔ ｒ Ｃｏ ｔｏ ｉ ｓｇｎ Ｐ — ｓ ｄ ｔ ｐｐ ｒ Ｍｏ ｏ ｎ ｒ ｌＣｈｐ Ｄｅ ｉ ｂ
刘征 东 吴 学 杰 （ 西南交通大学牵引动力国家实验 室， 四川 成都 ６ ０ ３ ） １ ０ １
血 坂 脉 冲 源自驱 动 电 路 关 键 词 ： 进 电机 ，Ｐ 步 Ｆ ＧＡ，ｃｅ， ｉｅｏ Ａ ｔｌＬｂ ｒ
Ａｂｓ ｒ ｔ ｔ ａｃ
Ｉ ｔ ｉ ｐａ ｔｅｒ ｉ ａ ＰＧＡ —ｂａ ｅｄ ｔ ｐｅｒ ｏｏｒ ｏｎｒ ｌ ｎ ｈｓ ｐｅ ． ｒ ｈ ｅ ｓ Ｆ ｓ ｓｅｐ ｍ ｔ ｃ ｔｏ ｃｈｐ ｉ ｄｅ ｉ ． ｅ ｓｇｎＴｈ ｃｈｉ Ａｃ ｅｌ Ｐｒ ＡＳＩ Ｓｅｒ ｓ ＰＧＡ： ｐ ｔ ｓ ｏ Ｃ３ ｉ Ｆ ｅ Ａ３Ｐ ０ ｓ ｓ ｄ ｏ ｄｅ ｅｏ ０３ ｉ ｕ ｅ ｆｒ ｖ ｌｐｍ ｅ ｔＴ ｓ ｎ ｈｉ ｐａ ｒ ｓ ｓ ａｒ ｗａ ｅ ｐｅ ｕ ｅ ｈ ｄ ｒ ｄｅ ｃｒ ｉ ｌｎｇ ｇｅ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｕａ Ｖｅ ｉ ＨＤＬ ｏｒ ａｒ ｐｔ ｒｌ ｏｇ ｆ ｈ ｄｗａ ｅ ｒ ｄｅ ｉ ｉ ｓｇｎＵｓｎｇ Ｌｉ ｒ ｉｔ ｇｒ ｔ ｄｅ ｅｌ ｂｅ ｏ ｎｅ ａｅｄ ｖ ｏｐｍｅ ｔ ｎ ｉ ｍ ｅ ｔ ｒ ｄｕ ｄ ｙ ｎ ｅ ｖｒ ｏｎ ｎ ｐ ｏ ｃｅ ｂ Ａｃｅｌｃ ｔ ｏｍｐａ ｙ Ｔ ｓ ｉ ｔ ｅ ｈｉ ｄｅ ｉ ｔ ｒ ｕｇ Ｃ８ ｎ ｅ ｔ ｎｇ ｈ ｃ ｐ ｓｇｎ ｈ ｏ ｈ ０５１ ０ ｍ ｉ ６０ Ｆ — ｃ ｏ ｎｒ ｌ ｒｗｉ ｒ ｃｏ ｔｏｌ ｔ Ｃ ｐｒ ａ ｅ ｈ ｏｇｒｍ ｌ ｇｕ ａｎ ａｇｅ Ｋｅ ｗｏｄｓｓｅｐｐ ｏｏｒＦＰ ｙ ｒ ：ｔ ｅｒｍ ｔ ＧＡ， ｔ ｌ ｂｅ ｏ Ａｃ ｅ， Ｌｉ ｒ
基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现
基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现步进电机控制系统是基于51单片机的一种控制系统，它主要用来控制步进电机的转动方向和转速等参数。
下面详细解释一下这个系统的设计和实现。
1. 系统硬件设计步进电机控制系统的硬件主要包括51单片机、驱动电路、步进电机和电源等部分。
其中，驱动电路是控制步进电机的关键，它通常采用L298N芯片或ULN2003芯片等常用的驱动模块。
在硬件设计方面，主要需要考虑以下几个方面：（1）步进电机的种类和规格，以便选择合适的驱动电路和电源。
（2）驱动电路的接线和参数设置，例如步进电机的相序、脉冲频率和电流大小等。
（3）电源的选取和参数设置，以满足系统的供电要求和安全性要求。
2. 系统软件设计步进电机控制系统的软件设计主要包括编写控制程序和调试程序。
其中，控制程序是用来实现步进电机的正转、反转、加速和减速等控制功能，而调试程序则用来检测系统的电路和程序的正确性和稳定性。
在软件设计方面，主要需要考虑以下几个方面：（1）确定控制程序的算法和流程，例如使用“循环控制法”或“PID控制法”等控制方法。
（2）选择编程语言和编译器，例如使用汇编语言或C语言等。
（3）编写具体的控制程序和调试程序，并进行测试和调试，以确保程序的正确性和稳定性。
3.系统实现步进电机控制系统的实现主要包括硬件组装和软件烧录两个部分。
在硬件组装方面，需要按照硬件设计图纸进行零部件的选取和电路的组装，同时进行电源和信号线的接入。
在软件烧录方面，需要使用专用的编程器将程序烧录到51单片机的芯片中，并进行相应的设置和校验。
总之，基于51单片机的步进电机控制系统是一个功能强大、应用广泛的控制系统，可以实现精密控制和自动化控制等多种应用，具有很高的实用价值和研究价值。
基于简单芯片的步进电机驱动器设计带multisim仿真
基于简单芯片的步进电机驱动器设计（附带MULTISIM仿真源程序）前言1.任务需求分析1.1设计要求：本次课设主要任务为：设计一个由放坡发生气供给时钟信号的四相步进电机驱动装置。
该装置可实现：一，电机启动/停止控制。
二，电机正转/反转控制。
三，转速控制。
四，步数控制。
五，步进电机的驱动电路足够驱动小功率单极性四相步进电机。
五，实现单极性四相步进电机的单项激励、双向激励、四相八拍激励。
1.2具体要求分析：要实现以上功能，必须先对步进电机的原理、结构有初步的了解。
下面，就先简单介绍一下步进电机的工作原理：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步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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，从而达到调速的目的。
下面就本次试验要完成的单极性四相步进电机作简要介绍：因此，我们可以认为，本次设计的任务就是实现下图的时序波形：2.总体方案设计2.1为完成单极性四相步进电机的设计，我必须把总体设计分为几大步骤：一．方波发生器的设计：放坡发生的设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。
二．单四相激励电路的设计三．双四相激励电路的设计四．四相八拍激励电路的设计五．电机正传反转电路的设计六．步数控制电路的设计完成这些设计之后，通过开关的方式把它们连接起来，就构成了步进电机驱动装置。
2.2原理框图电源---方波发生器——逻辑电路—输出驱动电流3.单元电路设计3.1方波发生器的设计：设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。
该电路是用555定时器构成的多谐振荡器。
该电路工作原理为：当电源接通瞬间，电容C两端没有存储电荷，两端电压为0，666定时器的2、6端输入电压为0，即出现6端输入电压小于2/3Vcc，2端的输入电压小于1/3Vcc的情况，使555对电容C充电，直到C两端电压超过2/3Vcc。
基于专用控制芯片的步进电机运动控制系统设计
信 ， 加 了 Ｃ Ｎ接 口 ， 增 Ａ 为后 续 多 轴 联 动 、 产 线 网 络 化 作 功 生
能 扩 展
收 稿 日期 ：０１ — ３ ０ ２ ２ ０—３
１０ ３—
Ｃ Ｎ模 块 的 Ａ ９ Ｃ Ｎ１８主 要 考 虑 到 系 统 的 稳 定 性 、 少 电 Ａ Ｔ０ Ａ ２ 减
稿 件 编 号 ：０ ２ ３ ２ ２ １０ ０ ２
ｓｍｕ ｔ ｎ ｏ ｓ ｉ ｌ ｅｕｌ ａ ｙ．ａ ｄ ｃ ｎ ｐ ｒ ｒ ａｌ ｅ ｌｔ ｒ ｉａ ａ ｋ ｕ ｏ ｏ ｕ ｌ ． ｈ ｓ ｅ ｕ ｔｉ ｄｃ ｔ ｓｔ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｌ ｎ ａ ｅ ｆ ｍ ｌ ｒ ａ ｉ ｃ ｔ ｌ ｓ ｓａ ｔ ｎ ｍｏ ｓｙ Ｔ ｅ ｔ ｔ ｓ ｌ ｎ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｓ ｆ ｎ ｒ ｏ ｍｅ ｉ ｃ ｔ ｅ ｒ ｈ ｔ ｇ ｃ ｏ
等 ）下 位 机 （ 控 制 器 ） 责 接 收 指 令 并 对 指 令 进 行 处 理 以 ， 微 负 输 出步 进 电机 运 动 所 需 要 的 脉 冲 信号 和方 向信 号 。
点 ， 给 系 统 的 可 靠 性 带 来 了较 大 的 隐 患 。 随 着 电子 技 术 的 这 发 展 ， 进 电 机 的很 多 功 能 单 元 如 加 减 速 控 制 、 步 控 制 等 步 微 都 走 向 模 块 化 ． 且 具 有 体 积 小 、 量 轻 、 作 稳 定 、 够 实 并 重 工 能 现 多 轴 控 制 等 优 点 ， 给 步 进 电机 控 制 系 统 的 设 计 和 开 发 带 这
ａ ｄ ｆ ｘｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｎ ｌ ｉ ｉ ｔ ｆｔ ｙ ｔ ｍ，ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｓｅ ｐ ｎ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｓ ｅ ｉｌｉ ｔｇ ａｅ ｉ ｕ ｔ ｉ ｓ ｇ ｅ ｔｄ ｉ ｅ ｉ ｈ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｔ ｐ ｉｇ ｍｏｏ ｏ ｔｏ ｓ ｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｐ ｃ ａ ｅ ｒ ｔｄ ｃｒ ｉ ｓ ｕ ｇ ｓｅ ｎ ｎ ｃ ｓ
基于ST公司的两相步进电机驱动芯片L297和L298的步进电机驱动方案
基于ST公司的两相步进电机驱动芯片L297和L298的步进电机驱动方案，在工业应用中已经非常成熟了。
通过Google和百度等搜索引擎，都能搜索到很多资料。
这些资料中图文并茂，可以直接拿来使用。
这几日，忽心血来潮，自己非想倒腾一下，并将它作为自己的技术积累。
所以就动手用proteus做了一个仿真电路，用Keil C编译了个测试程序，并实际测试，让电机转了起来。
电路图如下：图中U1为L298是为功率放大模块；U2为L297为逻辑控制模块；U3为AT89C2051为控制芯片；其他阻容元件不在赘述。
此电路非常简单易用。
测试程序如下:// P1_0为方向输出端，P1_1为脉冲输出端//本测试程序运行在8051系列单片机环境下#include<reg51.h>#define unit unsigned intsbit CW=P1^0;sbit CLK=P1^1;unit time;int m;delay(){for(m=0;m<10000;m++){;}for(m=0;m<10000;m++){;}for(m=0;m<10000;m++){;}for(m=0;m<10000;m++){;}for(m=0;m<10000;m++){;}}void timer0(void) interrupt 1 using 1{ if (time<=16000) /*脉冲数*/{TR0=0;CLK=!CLK;for(m=0;m<30;m++){;}CLK=!CLK;time++;}else {TR0=0;time=1;CW=!CW; /*改变方向*/delay();}TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;TR0=1;}void main(void){time=1;TMOD=0x01;CW=0;CLK=0;delay();TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;do {}while (1);}L297、L298驱动两相步进电机的proteus仿真电路和测试程序打包下载连接如下：/attachment.php?aid=24701&k=d81a4622445286225d686 eef6b44b9c3&t=1274774861&fid=32&sid=eccfyKM%2FzugbI%2F92d5kec2ytt FivGQBf8VQ9owHJYR2UXVA也可以见21ic上的帖子，地址如下：/icview-174094-1-1.html。
基于L6217A步进电机细分驱动系统的设计
外部 Ｒ Ｃ网络为芯片单稳设定时间常数 ， 以便设定
电机绕组 电流 衰 减 时 间 。Ｌ２７ 的每 一相 的输 出 ６ １Ａ
电流 由 ７位 Ｄ Ａ装换 得 到 ， 以 Ｌ ２ ７ ／ 所 ６ １ Ａ可 以用 于
步进 电机 的整 步 ， 步 ， 步控 制 的 应 用 。同 时 Ｄ 半 微 ／ Ａ转 换器 的输入ห้องสมุดไป่ตู้锁定 和可选相 位输 入使 它与处 理器 的接 口十分简 单 ， 能够 把 输 入 的 电流 信号 和 控 制 电 机方 向的信号 锁存 起来 ， 这样 就 减 少 了外 部 接 口的 应 用 。电动机 电 流延 迟 时 间 由 Ｌ２ ７ ６ １Ａ外 接 Ｒ Ｃ值 决定 。该芯 片 能 够 在 芯 片 内 部 检 测 电动 机 转 动 时
图 ３ 主电路
７９ ７２
科
学
技
术
与
工
程
１ ０卷
鉴于 以上 考 虑本 文 中所 设 计 的 步进 电机 的驱
采用 Ｌ ２ ７ ６ １ Ａ来 实现细 分主要 是通过 它 的 Ｈ桥
动 电路 主要 由 Ｌ２７ ６ １Ａ来 实现 细 分 功 能 Ｌ２７ ６ １Ａ是 双极性 驱 动芯 片 ， 的 优 点 除 了效 率 高 以 外 ， 重 它 更 要 的是 可 以 得 到 最 佳 的低 频 特 性 ， 矩 保 持 使 恒 力 定 。同时 由于驱 动 器集 成 化 ， 使其 与计 算 机接 口非 常简单 ， 用程 序 代 替 复 杂 的逻 辑 控 制 ， 此 控 制 简 因
２１ ００年 ８月 ２ 日收 到
用硬件 实 现 。采 用 性 能 较 全 面 的微 处 理 器 直 接 发 出 电流 脉冲 ， 过微 处 理 器 内部 的 特殊 功 能 实 现对 通 电流 的细分是 采用 软件 实 现 的 主要 方 式 ， 过编 程 通 对 输 出电流进行 控 制 ， 行 比较 缓 慢 。而 采用 硬 件 运 实 现就需要 很 多逻辑 电路 搭建 而成 ， 样 也存 在很 这 多 缺陷 ， 比如 电 路 芯 片 太 多 ， 辑 复 杂 ， 于测 试 逻 难 等等。
基于纳芯微nsi6602的隔离半桥电源驱动方案
基于纳芯微nsi6602的隔离半桥电源驱动方案纳芯微NSI6602是一款高度集成的隔离半桥驱动芯片，主要用于驱动直流无刷电机（BLDC）和步进电机。
它提供了一种简单、高效的方式来控制这些电机，同时具有很高的性价比。
基于纳芯微NSI6602的隔离半桥电源驱动方案主要包括以下几个部分：1. 电源输入：为整个系统提供稳定的电源输入，通常为12V或24V直流电源。
2. 隔离半桥驱动器：纳芯微NSI6602作为隔离半桥驱动器，负责将输入的低压信号转换为高压输出，以驱动电机。
3. 电机：直流无刷电机（BLDC）或步进电机，根据实际应用场景选择合适的电机类型。
4. 控制器：用于接收外部控制信号（如PWM信号），并将其转换为纳芯微NSI6602所需的信号格式。
常见的控制器有Arduino、Raspberry Pi等。
5. 编码器：如果需要对电机进行闭环控制，可以添加一个编码器来实时监测电机的位置和速度，并将这些信息反馈给控制器。
基于纳芯微NSI6602的隔离半桥电源驱动方案的工作原理如下：1. 控制器接收到外部控制信号（如PWM信号）。
2. 控制器将PWM信号转换为纳芯微NSI6602所需的信号格式（例如H桥模式）。
3. 控制器通过SPI接口将转换后的信号发送给纳芯微NSI6602。
4. 纳芯微NSI6602根据接收到的信号，控制其内部的功率MOSFET开关，从而驱动电机。
5. 如果需要闭环控制，编码器会实时监测电机的位置和速度，并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据反馈信息调整PWM信号的占空比，从而实现对电机的精确控制。
总之，基于纳芯微NSI6602的隔离半桥电源驱动方案是一种简单、高效的方式来驱动直流无刷电机（BLDC）和步进电机。
通过合理的电路设计和参数配置，可以实现对电机的精确控制，满足各种应用场景的需求。
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嵌入式技术 电 子 测 量 技 术 EL ECTRONIC M EASUREM EN T TEC HNOLO GY 第32卷第2期2009年2月 基于集成芯片的步进电机驱动器设计韩 铮 张润和 王 冰 刘晓宇(内蒙古工业大学 呼和浩特 010051)摘 要:采用固定频率的PWM电路TL494和频压转换芯片L M2917设计了高性能的反应式步进电动机调频调压驱动电源。
分析了步进电动机调频调压原理,介绍了系统硬件电路及软件实现方法,使电机有效地抑制震荡,拓宽了其运行范围,提高了系统的可靠性。
关键词:步进电机;调频调压;脉宽调制;软件环分中图分类号:TP368.1 文献标识码:ADesign of the stepping motor driver based on integrated chipHan Zheng Zhang Runhe Wang Bing Liu Xiaoyu(Inner Mongolia Polytechnic University,Inner Mongolia,Hohhot010051)Abstract:The high2performance driving power of stepping motor based on a fixed f requency PWM circuit TL494and a voltage2f requencyconverter circuit L M2917.The principle Frequency Modulation and Voltage Modulation of stepping motor were analyzed in paper.It mainly introduced hardware circuit design and software program implementation method of this system,this method can effectively reduce the concussion and keep the torques constant of the Reaction Stepper Motor,the approach improves the system reliability.K eyw ords:stepping motor;f requency modulation and voltage modulation;PWM;software circular2allotting0 引 言步进电机作为一种数字电机,是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。
控制系统每送来一个电脉冲,步进电机的转子就转过一个相应的角度[1]。
转子角位移的大小和转速分别与电脉冲的个数及其频率成正比,并在时间上与输入脉冲同步。
由于步进电机具有定位精度较高,无位置累积误差,控制简单,易于实现开环控制等优点,其在工业上用途很广[2]。
本文基于专用脉宽调制电路实现了对步进电机的调频调压控制。
控制简便易行,有效地降低了低频震荡并解决了高频时输出力矩不足的问题。
1 调频调压原理步进电动机作为一种变磁阻式电机,励磁电流在一定程度上决定了输出力矩的大小。
当电机运行较慢时,绕组电流可以达到稳态值,可能由于电流较大引起震荡。
反之,电机运行速度加快,由于绕组电流的上升时间变短,导致了绕组电流减小,进而使得输出力矩不足造成失步[3]。
如果根据电机运行频率高低来改变绕组上所加电压的高低,低频时用低压驱动,可以有效地抑制低频震荡,随着频率升高提高电压,使高频时有更大的输出转矩,这样可以同时改善高低频率时的运行特性,并拓宽其运行频率范围。
2 控制系统的硬件电路步进电机驱动控制系统硬件原理图如图1所示。
图1 步进电机驱动控制系统硬件原理图系统应用单片机A T89S52为控制芯片,同时为频压转换电路和PWM调制电路提供频率信号和环分信号。
在绕组通电期间,用斩波的方式给绕组施加电压,可以通过改变所加电压占空比达到调压的目的[4]。
开关管驱动信号由频率电压转换电路输出的电压给定值与锯齿波比较得到。
频压转换电路输出电压的大小由输入频率的变化调节,使得PWM电路输出控制脉冲的占空比随脉冲频率的增大而增大,实现调频调压功能。
2.1 脉宽调制电路的设计脉宽调制电路是驱动电源的关键环节,本设计采用具有固定斩波频率的脉宽调制芯片TL494。
脉宽调制电路・511・ 第32卷电 子 测 量 技 术设计原理图如图2。
TL494内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率:f o sc =1.1/(R T ×C T );输出脉冲的宽度是通过电容C T 上的正极性锯齿波电压与另外2个控制信号进行比较来实现,一路是死区时间控制信号由4脚输入,另一路控制信号由3脚输入,即只有在锯齿波电压大于控制信号电压期间才会被选通。
图2 TL494脉宽调制电路原理图 某相绕组环分信号通过三极管与死区时间控制脚相连,低电平时,三极管关断,3脚位于高电平,则不输出PWM 信号,使开关管关断。
高电平时,三极管导通,死区时间控制为低电平,PWM 信号仅由3脚的电压与锯齿波比较得到,当电压从0.5V 变化到3.5V 时,输出的脉冲宽度从最大导通百分比下降到零。
2.2 频压转换电路的设计此部分采用单片集成频率-电压转换器L M2917,如图3所示,脉冲信号由1脚输入,2脚接充电泵的定时电容;3脚连接充电泵的输出电阻和积分电容;7脚为运算放大器的反相输入端;4脚为输出。
定时电容C 1在电压差为V CC /2的两电压值之间被线性地充电或放电,在输入频率信号的半周期中,定时电容上的电荷变化量为:C 1・V CC /2,图3 L M2917频率电压转换电路原理图泵入电容中的平均电流或流出电容中的平均电流为:ΔQ/T =i C (AV G )=f IN ・C 1・V CC ;输出电路把这一电流准确地送到负载电阻(输出电阻)R 中,R 电阻的另一端接地,这样脉冲式的电流被滤波电容积分,得到输出电压:V O =V CC ・f IN ・C 1・R 1・K;K为增益常数。
电容C 2的值取决于纹波电压的大小和实际应用中需要的响应时间。
2.3 驱动电路及主电路的设计驱动电路采用高压高速的功率MOSFET 和IG B T 专用驱动芯片IR2110,其开关延时仅10ns ,可以更大地减少对电斩波信号的影响。
其原理图如图4所示。
图4 IR2110驱动电路原理图・611・ 韩 铮等:基于集成芯片的步进电机驱动器设计第2期PWM 斩波信号经IR2110后送给MOSFET 管控制K 1,K 2同时通断,主电路的设计采用每相绕组单独控制,如图5所示当双管关断时,由于电机绕组的感性,电流不会马上消失,此时使得快恢复二极管D 1,D 2开通,为绕组施加反相电压,加快绕组电流下降,进而改善绕组电流波形。
图5 主电路电路原理图3 系统软件的设计步进电动机的软件控制就是利用单片机实现步进电机脉冲分配及定位控制,速度控制等。
本系统采用A T89S52单片机为核心,采用查表法实现电机的脉冲分配[5]。
以三相电动机单双混合6拍为例说明其原理。
其绕组通电顺序为A 2AB 2B 2BC 2C 2CA 2A ,以单片机的P1.0,P1.1,P1.2引脚为输出端分别控制A ,B,C 三相绕组。
定时器T1定时中断方式依次查表获得输出信号,控制状态字表如表1所示。
表1 混合六拍环分状态字拍数通电相数二进制状态字十六进制状态字1A 0000000101H 2AB 0000001103H 3B 0000001002H 4BC 0000011006H 5C 0000010004H 6CA0000010105H 图6 步进电机脉冲分配子程序流程图电动机正转时由依次取拍数1到6状态字依次送P1口,反转时将6到1状态字依次送P1口,电机的速度由脉冲频率决定,改变电机速度只需将定时器中的预置数改变即可,脉冲分配子程序流程图如图6所示。
4 实验结果本设计的驱动器驱动一台额定电压15V ,额定电流0.6A 的两相混合式步进电机,所测矩频特性曲线如图7所示。
图7 矩2频特性曲线5 结 论本文提出的高性能调频调压驱动电源,可以更好的解决低频震荡和高频出力不足的问题,同时实现了调频调压和电路闭环反馈斩波恒流的功能。
可以使步进电动机长时间可靠,稳定运行。
参考文献[1] 闫贵军.提高步进电机步距精度的研究[J ].国防科技大学学报,1994,162.[2] 史敬灼,王宗培.步进电动机驱动控制技术的发展[J ].微特电机,2007,(7):54258.[3] 王宗培.步进电动机及其控制系统[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1986.[4] 汪建宇,唐琦.调频调压式步进电动机驱动电源[J ].仪表技术,2002,(6):38239.[5] 付云强,宋凤娟,韩来吉.AT89C51单片机在步进电动机控制系统中的应用[J ].煤矿机械,2007,28(8):91291.[6] 郭宏,王宏霞.TL494在五相混合式步进电动机驱动器中的应用[J ].微特电机,1998,(4):42.[7] 王晓初.步进电机自动升降速及其单片机控制[J ].微特电机,1998(2):23.[8] A3972Dual Dmos Full 2Bridge Micro 2stepping PWMMotor Driver[Z].Allegro Microsystems ,2000.作者简介韩铮(1983—),男,内蒙古赤峰市,研究生,内蒙古工业大学,电力电子与电力传动专业。
E 2mail :han3100@张润和,男,副教授,内蒙古工业大学,从事电力电子与电力传动方向的研究。
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