步进电机细分驱动软件设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第6期(总第157期)机械工程与自动化No．62009年12月MECHANICALENGINEERING&AUToMAT10NDec．文章编号：1672—6413(2009)06—0140—02步进电机细分驱动软件设计郝晶，杨瑞峰，杭晔(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051；2．中北大学科技产业处，山西太原030051)摘要：首先阐述了步进电机细分驱动的工作原理，在基于AT89C51单片机基础上，着重介绍了一种步进电机驱动细分电路的软件设计方法。实际应用证明，该设计具有很好的稳定性、可靠性和通用性，且结构简单。关键词：步进电机

2、}细分驱动；单片机中图分类号：TP311．52文献标识码：A0引言步进电机的细分控制是由驱动器精确控制其相电步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执流来实现的。以四相电机为例，假如电机的相电流为行机构，其在数控领域得到了广泛的应用。但是，步2A，使用常规驱动方式(如常用的恒六载波方式)驱进电机在低速运行时振动、噪声大，在其自然振荡频动电机的话，电机每运行一步，其绕组内的电流将从率附近运行时易产生共振，且输出转矩随着步进电机0突然变为2A或由2A突然变为0，相电流的巨大变的转速升高而下降，这些缺点限制了步进电机的应用化必然会引起电机运行的振荡和噪声。如果使用细分范围。步进电机的性能在很大程度上

3、取决于所用的驱驱动器，在10细分相状态下进行驱动，电机每走一微动器，改善驱动器的性能，就可以显著地提高步进电步，其绕组内的电流变化只有0．2A而不是2A，这样机的性能，因此研制高性能的步进电机驱动器是一项就大大减少了电机的振荡和噪声，而提高步进电机的受到普遍关注的课题。本文在选择了合理的电流波形性能才是细分的真正优点。步进电机细分器是将驱动的基础上，提出了基于AT89C51单片机I】的斩波恒流电流设计成可变的恒流源，通过控制绕组中的电流数细分驱动方案。值可以调整步进电机步距的大小，从而把原步距角细1步进电机概述分成若干步来完成。即原来对应于一个电压脉冲，转1．1步进电机工作原理子转动一步为1．

4、8。，经10细分后则每走一步为0．18。。以三相反应式步进电机为例，其典型结构见图1。当A相控制绕组接通脉冲电流时，在磁拉力作用下使A相的定、转子对齐，相邻的B相和C相的定、转子小齿错开。若换成B相通电，则磁拉力使B相定、转子小齿转过而对齐，而与B相相邻的c相和A相的定、转子小齿又错开，即步进电机转过一个步距角。若按A—B—C—A循环顺序通电，则步进电机按一定方D向转动；若改变通电顺序为A—c—B—A，则电机反向转动，这种控制方式称为三相单三拍。按AB—BC—CA—AB或A—AB—B—BC—C—CA—A顺序通电则称为三相双拍或三相单、双六拍。无论采用哪种控制方式，在一个通电循环内，步进电机转角

5、恒定为一步距角，可以通过改变步进电机通电循环次序来改变转动方向，通过改变通电频率来改变其角频率。】．2细分驱动原理图1步进电机典型结构收稿El期：2009—02—12；修回日期：2009—06—20作者简介．郝晶(1980一)，女．山西太原人．在读硕士研究生。学兔兔www.xuetutu.com2009年第6期郝晶，等：步进电机细分驱动软件设计·141·一般情况下，电机的定子若为相绕组，如每次仅一级，在运行状态下，当有停止键按下时，则INT1中断相通电，那么一个循环电机转子转过一个齿距角，因服务程序将TO关闭，从而使步进电机停止，TO控制此，步进电机的步距角a，为：每一步的步进周期，该服务程序

6、基本上只作重置定时=／m一360／mZ。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)器和置标志位的操作，而其他操作均在主程序中完成。其中：，为定子的绕组数；z为转子齿牙数。对同一台细分驱动整体流程图见图4。步进电机通过改变通电方式可以减小步距角，实现步进电机步距角的细分，这有利于实现控制系统的精确控制。但这种方法作用有限，不能满足更高的精度初始化有关存储单元要求。根据式(1)进一步减小步距a，的途径是增加定I子相数和转子的齿数，相应的电机成本和难度都会增加。为了达到较大的细分，就要在控制电路上采取措设置中断方式及开中断施。典型的方法是控制步进电机各相绕组的电流，使其按阶梯上升、下降。这样，电机绕组中的电流不是——

7、————L——设置计数器工作方由0跃升到额定值，而是经过若干小步的变化达到额式并启动计数器定值，所以绕组中的电流变化比较均匀。图2为四相t}——————一电机8细分时的各相电流状态图。处理子程序并读取细分档设置塑r_]厂]J塑厂’]调细分驱动予程序塑厂_]J显示数据厂_]图4细分驱动整体流程图细分驱动程序中，细分电流控制信号的输出采用单片机片内EEPROM软件查表法，用地址选择来实现不同通电方式下