二相混合式步进电机驱动器的优化设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com二相混合式步进电机驱动器的优化设计电气传动2006年第36卷第2期二相混合式步进电机驱动器的优化设计宋受俊刘景林韩英桃张智慧西北工业大学摘要：从改善步进电机动静态性能的角度出发，给出了基于8051的二相混合式步进电机驱动器的优化设计方案，主要介绍了系统结构、通讯策略、升降频控制等，并用较大篇幅介绍了步进电机的微步控制。试验结果表明，通过优化设计使得驱动器的动静态性能有了明显的改善。关键词：步进电机升降频控制微步控制Designof2-phaseHybridSt

2、eppingMotorDriverSongShoujunLiuJinglinHanYingtaoZhangZhihuiAbstract：Consideringimprovingthedynamicandstaticperformanceofstepmotor，thispapergivesakindofoptimizationdesignoftwophasecompositestepmotordriverbasedon8051．Thepapermostlyintro—ducessystemconfigurat

3、ion，communicationstrategy，controlofraiseandreducefrequencyandSOon．AtthesametimethestepmotorSmicrostepcontroliSintroducedindetail．TheexperimentresultindicatesthattheoptimizationdesignbringsanotableimprovementtOthedynamicandstaticperformanceofthedriver．Keywo

4、rds：stepmotorcontrolofraiseandreducefrequencymicrostepcontrol定量主要包括：脉冲频率设定(对应速度)、方向设1引言定及细分模式设定。步进电机作为数控系统的最佳执行元件之Pc机H接口电路H5l单片机H功率放大级H步进电机一，在各种工作场合发挥着重要的作用，它具有和数控系统接口方便，定位精确，无需反馈可构成开图1控制系统结构框图环系统等优点，但也正是由于它结构上的特点使8051单片机用来实现具体的优化方案，功率它存在着以下缺点：放大器能够提高系统的驱动

5、能力。在本系统中，由1)不能像直流电机以及交流电机那样自动平于控制律的实现是在单片机中实现的，减小了对稳的升降速，在转速较高、变化较大的场合下有可CPU资源的占用；另外，频率、方向以及细分模式能会出现失步或堵转的现象；均可以由用户设定，增加了系统控制的灵活性，同2)转速不够平稳，步距角较大，特别是在低速时，也牵涉到了单片机和微机间的通讯与时序配时，甚至会出现震荡现象。合的问题。针对步进电机的缺点，本文对步进电机驱动器3微机与单片机的通讯进行了两方面的优化：①在系统速度(频率)发生较大变化时对它的升降速过程进

6、行控制；②使系统具微机与单片机间的通讯方式有串行和并行两有细分功能，在低速时可以提高系统转速的平稳性。种，并行传输的速度较快。本文使用了并行方式，理论分析及实验结果均表明，通过以上优化设计使微机与单片机并行通信接口电路原理图如图2所得系统的动静态性能有了明显的改善。示，系统中，8255的PA口和8051的P0口构成8位通讯口；8255的PCO与8051的外中断1相连2系统结构作为应答信号，为了使微机与单片机达到同步，程系统由微机和单片机共同组成，其结构框图序中使用了一个状态标志位尸2．0，当尸2．0一l如图

7、1所示，可以通过PC机对系统进行设定，设时表示微机可以送数，单片机的外中断1的服务59维普资讯http://www.cqvip.com电气传动2006年第36卷第2期二相混合式步进电机驱动器的优化设计程序中一开始就置P2．0—0。防止微机在此时送首先，步进电机有牵入转矩的限制。它表明了数。在处理完之后又置P2．0—1；而对于微机而步进电机带负载启动的能力。牵入转矩丁。与突跳言。每次送数时，先将数据(先送操作码再送操作频率、负载转动惯量有关。突跳频率、负载转数)送至数据线上，然后再通过PC0请求中断。为动惯量

8、愈大。牵入转矩71。愈小。考虑负载后的步了使单片机能够理解微机所发命令。需要预先定进电机启动频率至少应选使此频率下牵入转义命令。本系统所定义的命令如表1所示(只列了矩T。>7’以保证能够带负载启动。一部分与本文有直接关系的命令定义)。其中其次。步进电机有一牵萋出转矩的限制。它表明了FREqUENCY为一条多周期指令。要通过2个步进电机带负载连续运行的能力。为了简便。当频中断周期来接收16位的频率信号。率在相对较低