步進電機細分驅動電路及原理(后面是已經(jīng)編好的程序改改就可直接使用)

步進電機細分驅動電路及原理(后面是已經(jīng)編好的程序改改就可直接使用)步進電機細分驅動電路及原理（后面是已經(jīng)編好的程序改改就可直接使用）細分原理分析步進電機驅動線路,如果按照環(huán)形分配器決定的分配方式,控制電動機各相繞組的導通或截止,從而使電動機產(chǎn)生步進所需的旋轉磁勢拖動轉子步進旋轉,則步距角只有二種,即整步工作或半步工作,步距角已由電機結構所確定。如果要求步進電機有更小的步距角,更高的分辨率,或者為了電機振動、噪聲等原因,可以在每次輸入脈沖切換時,只改變相應繞組中額定的一部分,則電機的合成磁勢也只旋轉步距角的一部分,轉子的每步運行也只有步距角的一部分。這里,繞組電流不是一個方波,而是階梯波,額定電流是臺階式的投入或切除,電流分成多少個臺階,則轉子就以同樣的次數(shù)轉過一個步距角,這種將一個步距角細分成若干步的驅動方法,稱為細分驅動。在國外,對于步進系統(tǒng),主要采用二相混合式步進電機及相應的細分驅動器。但在國內(nèi),廣大用戶對“細分”還不是特別了解,有的只是認為,細分是為了提高精度,其實不然,細分主要是改善電機的運行性能。由于細分驅動器要精確控制電機的相電流,所以對驅動器要有相當高的技術要求和工藝要求,成本亦會較高。圖3給出了三相步進電機八細分時的各相電流狀態(tài)。由于各相電流是以1P4的步距上升或下降的,原來一步所轉過的角度θ將由八步完成,實現(xiàn)了步距角的八細分。由此可見,步進電機細分驅動的關鍵在于細分步進電機各相勵磁繞組中的電流。步進電機細分驅動電路為了對步進電機的相電流進行控制,從而達到細分步進電機步距角的目的,人們曾設計了很多種步進電機的細分驅動電路。隨著微型計算機的發(fā)展,特別是單片計算機的出現(xiàn),為步進電機的細分驅動帶來了便利。目前,步進電機細分驅動電路大多數(shù)都采用單片微機控制,它們的構成框圖如圖4所示。單片機根據(jù)要求的步距角計算出各相繞組中通過的電流值,并輸出到數(shù)模轉換器(DPA)中,由DPA把數(shù)字量轉換為相應的模擬電壓,經(jīng)過環(huán)形分配器加到各相的功放電路上,控制功放電路給各相繞組通以相應的電流,來實現(xiàn)步進電機的細分。單片機控制的步進電機細分驅動電路根據(jù)末級功放管的工作狀態(tài)可分為放大型和開關型兩種(見下圖5)。圖5步進電機細分驅動電路放大型步進電機細分驅動電路中末級功放管的輸出電流直接受單片機輸出的控制電壓控制,電路較簡單,電流的控制精度也較高,但是由于末級功放管工作在放大狀態(tài),使功放管上的功耗較大,發(fā)熱嚴重,容易引起晶體管的溫漂,影響驅動電路的性能。甚至還可能由于晶體管的熱擊穿,使電路不能正常工作。因此該驅動電路一般應用于驅動電流較小、控制精度較高、散熱情況較好的場合。開關型步進電機細分驅動電路中的末級功放管工作在寬調(diào)制電路的調(diào)制頻率較高,一般大于20kHz,因此,雖然是斷續(xù)通電,但電機繞組中的電流還是較平穩(wěn)的。和斬波式細分動電路相比,脈寬調(diào)制式細分驅動電路的控制精度高,工作頻率穩(wěn)定,但線路較復雜。因此,脈寬調(diào)制式細分驅動電路多用于綜合驅動性能要求較高的場合。C51程序代碼為：代碼一#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;staticunsignedintendcount;voiddelay();voidmain(void){count=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允許CPU中斷TMOD=0x11;//設定時器0和1為16位模式1ET0=1;//定時器0中斷允許TH0=0xFC;TL0=0x18;//設定時每隔1ms中斷一次TR0=1;//開始計數(shù)startrun:P1_3=0;P1_0=1;delay();P1_0=0;P1_1=1;delay();P1_1=0;P1_2=1;delay();P1_2=0;P1_3=1;delay();gotostartrun;}//定時器0中斷處理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFC;TL0=0x18;//設定時每隔1ms中斷一次count++;}voiddelay(){endcount=2;count=0;do{}while(count<endcount);}將上面的程序編譯，用ISP下載線下載至單片機運行，步進電機便轉動起來了，初步告捷！不過，上面的程序還只是實現(xiàn)了步進電機的初步控制，速度和方向的控制還不夠靈活，另外，由于沒有利用步進電機內(nèi)線圈之間的“中間狀態(tài)”，步進電機的步進角度為18度。所以，我將程序代碼改進了一下，如下：代碼二#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;staticintstep_index;voiddelay(unsignedintendcount);voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel);voidmain(void){count=0;step_index=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允許CPU中斷TMOD=0x11;//設定時器0和1為16位模式1ET0=1;//定時器0中斷允許TH0=0xFE;TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次TR0=1;//開始計數(shù)do{gorun(1,60);}while(1);}//定時器0中斷處理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFE;TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次count++;}voiddelay(unsignedintendcount){count=0;do{}while(count<endcount);}voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel){switch(step_index){case0:P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;break;case1:P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case2:P1_0=0;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case3:P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;break;case4:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=0;break;case5:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;break;case6:P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;break;case7:P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;}delay(speedlevel);if(turn==0){step_index++;if(step_index>7)step_index=0;}else{step_index--;if(step_index<0)step_index=7;}}改進的代碼能實現(xiàn)速度和方向的控制，而且，通過step_index靜態(tài)全局變量能“記住”步進電機的步進位置，下次調(diào)用gorun（）函數(shù)時則可直接從上次步進位置繼續(xù)轉動，從而實現(xiàn)精確步進；另外，由于利用了步進電機內(nèi)線圈之間的“中間狀態(tài)”，步進角度減小了一半，只為9度，低速運轉也相對穩(wěn)定一些了。但是，在代碼二中，步進電機的運轉控制是在主函數(shù)中，如果程序還需執(zhí)行其它任務，則有可能使步進電機的運轉收到影響，另外還有其它方面的不便，總之不是很完美的控制。所以我又將代碼再次改進：代碼三#include<AT89X51.h>staticunsignedintcount;//計數(shù)staticintstep_index;//步進索引數(shù)，值為0－7staticbitturn;//步進電機轉動方向staticbitstop_flag;//步進電機停止標志staticintspeedlevel;//步進電機轉速參數(shù)，數(shù)值越大速度越慢，最小值為1，速度最快staticintspcount;//步進電機轉速參數(shù)計數(shù)voiddelay(unsignedintendcount);//延時函數(shù)，延時為endcount*0.5毫秒voidgorun();//步進電機控制步進函數(shù)voidmain(void){count=0;step_index=0;spcount=0;stop_flag=0;P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;EA=1;//允許CPU中斷TMOD=0x11;//設定時器0和1為16位模式1ET0=1;//定時器0中斷允許TH0=0xFE;TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次TR0=1;//開始計數(shù)turn=0;speedlevel=2;delay(10000);speedlevel=1;do{speedlevel=2;delay(10000);speedlevel=1;delay(10000);stop_flag=1;delay(10000);stop_flag=0;}while(1);}//定時器0中斷處理voidtimeint(void)interrupt1{TH0=0xFE;TL0=0x0C;//設定時每隔0.5ms中斷一次count++;spcount--;if(spcount<=0){spcount=speedlevel;gorun();}}voiddelay(unsignedintendcount){count=0;do{}while(count<endcount);}voidgorun(){if(stop_flag==1){P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;return;}switch(step_index){case0://0P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=0;break;case1://0、1P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case2://1P1_0=0;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=0;break;case3://1、2P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;break;case4://2P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=0;break;case5://2、3P1_0=0;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;break;case6://3P1_0=0;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;break;case7://3、0P1_0=1;P1_1=0;P1_2=0;P1_3=1;}if(turn==0){step_index++;if(step_index>7)step_index=0;}else{step_index--;if(step_index<0)step_index=7;}}在代碼三中，我將步進電機的運轉控制放在時間中斷函數(shù)之中，這樣主函數(shù)就能很方便的加入其它任務的執(zhí)行，而對步進電機的運轉不產(chǎn)生影響。在此代碼中，不但實現(xiàn)了步進電機的轉速和轉向的控制，另外還加了一個停止的功能，呵呵，這肯定是需要的。步進電機從靜止到高速轉動需要一個加速的過程，否則電機很容易被“卡住”，代碼一、二實現(xiàn)加速不是很方便，而在代碼三中，加速則很容易了。在此代碼中，當轉速參數(shù)speedlevel為2時，可以算出，此時步進電機的轉速為1500RPM，而當轉速參數(shù)speedlevel1時，轉速為3000RPM。當步進電機停止，如果直接將speedlevel設為1，此時步進電機將被“卡住”，而如果先把speedlevel