《驱动步进电机》word版

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1、步进电机控制步进电机需要提供具有一定驱动能力的脉冲信号才能正常工作，脉冲信号由单片机输出的激励信号经过脉冲分配产生。脉冲分配可以通过硬件模拟分配电路实现，也可以利用软件方便地实现。一个完整的驱动电路不仅需要激励信号，还需有足够的功率。在一般的电路驱动中，需将由CPU产生的脉冲信号经过功率放大后，再接到步进电机输入端。随着大规模集成电路技术的发展，逐渐出现了很多专门用于步进电机控制的脉冲分配芯片，它们配合功率放大的驱动电路可以实现步进电机的驱动。12.3.1一般步进电机驱动电路在专门的步进电机驱动集成芯片出现以前，一般都是采用电路来驱动步进电机工作。在电路设计中，必

2、须要考虑的是驱动信号的分配和放大。在信号分配方面，采用的均是单片机统一分配的形式；在信号放大方面，则是由各种放大电路来完成的。下面介绍一种利用硬件电路连接而成的脉冲分配驱动电路。1．电路驱动的工作原理图12-5所示是一个四相步进电机的驱动电路。A、B、C、D分别接到P1口的P1.4～P1.7。通过软件控制一组脉冲序列，控制步进电机的转速、方向和步距。在步进电机的驱动线路中，主CPU发出的控制信号经U1放大，传到复合三极管前一级的基极。若CPU送出的数据为0，则前级三极管BG5作为开关三极管不导通，BG1也处于截止状态，电机内的线圈不得电；若CPU送出的数据为1，则

3、前级三极管BG5的基极有了驱动电流，12V电压经电机的线圈、限流电阻和三极管形成通路。在电路图中的A、B、C、D分别代表电机内部的4个线圈，在驱动线中的R5～R8作为限流电阻来限制线圈中的电流值。在电阻和线圈两侧有并联的单向二极管，当CPU信号由1跳变为0时，三极管截止，电机的线圈会产生很大的感应电动势，这时线圈、限流电阻和单向二极管形成回路，保护三极管不被线圈的瞬时感应电动势烧坏。二极管D1～D4也称回流二极管，在选择时要考虑到电源电压及线圈电流。R1～R4和D1～D4组成一条支路，在对应的线圈突然不通电时能够和线圈构成一组循环回路。该电阻的作用是分担支路中的电

4、压，保护二极管。在每个集成放大器的输出端接有一个LED，作为脉冲信号输入的显示器件。CPU送入的数据为0时，LED下端的电位也为低，LED被导通发光；CPU送入的数据为1时，LED的下端电位为高，LED无法导通，不发光。R9～R12为限流电阻，使三极管基极的流入电流不至于过大而烧毁。图12-5基于复合三极管的四相步进电机驱动电路在步进电机工作时，对P1口依次写入1FH、3FH、5FH、7FH，电机正转4步；对P1口依次写入7FH、5FH、3FH、1FH，电机反转4步。2．控制程序为方便初学者了解步进电机驱动电路的控制方式，对于每一种驱动电路都给出对应的控制参考程序

5、。电机正转控制参考程序如下：电机反转控制参考程序如下：该程序实现的是在工作时四相线圈中的每一相分别通电，即为四相四拍工作方式。可通过改变脉冲输入方式来改变电机的工作状态（如四相八拍工作方式）。12.3.2基于UCN5804芯片的步进电机驱动电路随着大规模集成电路技术的发展，越来越多的厂家生产出专门用于驱动步进电机的脉冲分配芯片，配合用于功率放大的驱动电路就可以实现步进电机的驱动。下面以UCN5804驱动芯片为例，介绍集成芯片驱动步进电机的工作原理。图12-6所示为UCN5804芯片引脚图。1．UCN5804芯片引脚介绍引脚1：对应四相脉冲输出的B相。主CPU给UC

6、N5804输送脉冲，芯片按顺序输出A、B、C、D脉冲信号，该信号接到步进电机的脉冲输入端。引脚2：接+12V电源。引脚3：对应四相脉冲输出的D相。引脚4：接地。引脚5：接地。引脚6：对应四相脉冲输出的C相。引脚7：接+12V电源。引脚8：对应四相脉冲输出的A相。引脚9：控制电机脉冲输出方式，若9脚为低电平，则脉冲每次输出两相脉冲信号图12-6UCN5804芯片引脚图（AB-BC-CD-DA-AB），即主CPU每送入一个脉冲，芯片向电机输出两相电脉冲；若9脚为高电平，则芯片每次输出两相脉冲信号（A-B-C-D-A），即主CPU每送入一个脉冲，芯片向电机输出两相电脉冲

7、。引脚10：控制电机接收脉冲后的步长，若10脚为低电平，则芯片控制电机每步运行一整个步长，即芯片送出的脉冲顺序为A-B-C-D-A或AB-BC-CD-DA-AB；若10脚为高电平，则芯片控制电机每步运行半个步长，即芯片送出的脉冲顺序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。引脚11：5804芯片的脉冲输入端，信号由主CPU送入。每送入一个信号，芯片送出一个控制信号。CPU不产生输入信号时，芯片不产生输出脉冲。引脚12：接地。引脚13：接地。引脚14：控制电机的正反转，若14脚为低电平，则电机正转；若该脚为高电平，则电机反转。引脚15：5804芯片的片选信号，该

8、脚为低时芯