驱动步进电机.docx

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。
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。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）。
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UCN5804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。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