内容发布更新时间 : 2024/5/17 22:58:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

CMOS 0 ～ 10V

接通和断开时间可用延时的办法控制。要求：确保步进到位。

4.2.2 方向控制

步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。 三相六拍，通电顺序为: 正转: A→AB→B→BC→C→CA 反转: A→AC→C→CB→B→BA 改变通电顺序可以改变步进电机的转向 4.3 脉冲分配

实现脉冲分配（也就是通电换相控制）的方法有两种：软件法和硬件法 4.3.1 通过软件实现脉冲分配

软件法是完全用软件的方式，按照给定的通电换相顺序，通过单片机的I/O向驱动电路发出控制脉冲，下面以三相六拍为例 ：赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 上面提到了三相六拍工作方式通电换相得正序为A-AB-B-BC-C-CA-A,，反 序为A-AC-C-CB-B-BA-A

图4.3 用软件实现脉冲分配的接口示意图

注：P1.0：A相驱动

P1.1：B相驱动 P1.2：C相驱动

三相六拍控制字如下表所示：

表4.1 三相六拍工作方式的控制字

注：0代表使绕组断电，1代表使绕组通电

在程序中，只要依次将这 10 个控制字送到 P1 口，步进电机就会转动一个齿距角，每送一个控制字，就完成一拍，步进电机转过一个步距角。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 软件法在电动机运行过程中，要不停地产生控制脉冲，占用了大量的CPU时间，可能

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使单片机无法同时进行其他工作（如监测等），所以，人们更喜欢用硬件法。 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 4.3.2 通过硬件实现脉冲分配

所谓硬件法实际上就是使用脉冲分配器8713，来进行通电换相控制。

8713是属于单极性控制，用于控制三相和四相步进电机，我们选择的是三相六拍工作方式。8713可以选择单时钟输入或双时钟输入，具有正反转控制、初始化复位、工作方式和输入脉冲状态监视等功能，所有输入端内部都设有斯密特整形电路，提高抗干扰能力，使用 4~18V 直流电源，输出电流为 20mA。本例选用单时钟输入方式，8713 的3脚为步进脉冲输入端，4脚为转向控制端，这两个引脚的输入均由单片机提供和控制，选用对三相步进电机进行六拍方式控制，所以5、6脚接高电平，7脚接地。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 如图4.4所示：

图4.4 89C51单片机系列和8713脉冲分配器的接口图

由于采用了脉冲分配器，单片机只需提供步进脉冲，进行速度控制和转向控制，脉冲分配的工作交给8713来自动完成，因此，CPU的负担减轻许多。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 4.4 步进电机与微型机的接口电路

由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。 总之，只要按一定的顺序改变 8713 脉冲分配器的 13 脚～15 脚 三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。由于步进电机运行时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器（一是抗干扰，二是电隔离。）以防强功率的干扰信号反串进主控系统。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 电路图如图4.5所示：

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图4.5 单片机与步进电机的接口电路图

一、 图4.5中 K1、K2、K3、K4按钮分别控制步进电机正转、反转、加速、减速。 二、 因为我们讨论的是三相六拍的工作方式，所以 P0.4 和 P0.6 接高电平，P0.7接低电平。

三、 P0.0输出步进脉冲。

四、 P0.1控制步进电机的转向。

第五章 步进电机的运行控制

5.1 步进电机的速度控制

步进电机的速度控制是通过单片机发出的步进脉冲频率来实现，对于软脉冲分配方式，可以采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速，对于硬脉冲分配方式，可以控制步进脉冲的频率来实现调速。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 一、软件延时法：改变延时的时间长度就可以改变输出脉冲的频率，但这种方法CPU 长时间等待，占用大量的机时，因此没有实践价值。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 二、定时器中断法：在中断服务子程序中进行脉冲输出操作，调整定时器的定时常数就可以实现调速，这种方法占有的CPU时间较少，在各种单片机中都能实现，是一种比较实用理想的调速方法。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 5.2 步进电机的位置控制

步进电机的位置控制，指的是控制步进电机带动执行机构从一个位置精确地运行到另一个位置，步进电机的位置控制是步进电机的一大优点，它可以不用借助位置传感器而只需要简单的开环控制就能达到足够的位置精度，因此应用很广。步进电机的位置控制需要两个参数。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 一、步进电机控制执行机构当前的位置参数（我们称为绝对位置），绝对位置时有极限的，其极限时执行机构运动的范围，超越了这个极限就应报警。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 二、从当前位置移动到目标位置的距离 我们可以用折算的方式将这个距离折算成步进电机的步数，这个参数是外界通过键盘或可调电位器旋钮输入的，所以折算的工作应该

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在键盘程序或A/D转换程序中完成。 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。 对步进电机位置控制的一般作法是：步进电机每走一步，步数减1，如果没有失步存在，当执行机构到达目标位置时，步数正好减到 0，因此，用步数等于0来判断是否移动到目标位，作为步进电机停止运行的信号。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。 5.3 步进电机的加减速控制

步进电机驱动执行机构从A点到B点移动的时，要经历升速，恒速，减速过程，如果启动时一次将速度升到给定速度，由于启动频率超过极限启动频率，步进电机就有失步现象，因此会造成不能正常启动，如果到终点时突然停下来，由于惯性作用 ，步进电机会发生过冲现象，会造成位置精度降低。如果升速非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会发生失步和过冲现象，但影响执行机构的工作效率，所以，对步进电机的加减速要有严格的要求，那就是保证在不失步和过冲的前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到有可能指定位置。为满足加减速要求，步进电动机运行通常按照加减速曲线进行。图 5.1 是加减速运行曲线。加减速运行曲线没有 一个固定的模式，一般根据经验和实验得到的。最简单的是匀加速和匀减速曲线，其加减速曲线都是直线，因此容易编程实现。按直线加速时，加速度是不变的，因此要求转矩也应该是不变的。但是，由于步进电动机的电磁转矩玉转速时非曲线关系，因而加速度玉频率也应该是非曲线关系。因此，实际上当转速增加时，转矩下降，所以，按直线加速时，有可能造成因转矩不足而产生失步的现象。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。 如图5.1所示：

图5.1 加减速曲线图

采用指数加、减速曲线或 S 形（分段指数曲线）加、减速曲线是最好的选择。步进电机的运行可以根据距离的长短分如下三种情况处理： 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 一、短距离

由于距离较短，来不及升到最高速，因此，在这种情况下，步进电机以洁净启动频率运行，运行过程没有加、减速。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 二、中、短距离

在这样的距离里，步进电机只有加、减速过程，而没有恒速过程。 三、 中、长距离

在这样的距离里，步进电机不经有加、减速过程，而且还有恒速过程。

由于距离较长，要尽量缩短用时，保证快速反应性。因此，在加速时，尽量用接近启动频率启动，在恒速时，尽量工作在最高速。单片机在用定时器法调速时，用改变定时常数的方法来改变输入步进脉冲频率，达到改变转速的目的，对于 MCS-51 系列单片机，其

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