二相混合式步进电机驱动控制系统设计

单片机

《电机与控制应用》２００６，３３（ＩＯ）二相混合式步进电机驱动控制系统设计

ｒ啦∞∞础ｑ＾目

ｇ研究与设计ｇ

山ｋ砖—ｐ气俏气也‘恿一

二相混合式步进电机驱动控制系统设计

王灿，

马瑞卿，

李玲娟

（西北工业大学，西安７１００７２）

摘要：给出了一种使用Ａ髓９ｃ２０５１单片机、集成脉宽调制控制芯片ｓＧ３５２５和ＧＡＬ２０Ｖ８等器件实现的二相步进电动机驱动控制系统。阐述并分析了系统的工作原理、构成以及各功能的实现方案。实验结果表明，控制系统运行正常，成本低廉，可靠性较高。

关键词：单片机；步进电机；脉宽调制

中图分类号：ＴＭ３０１．２：ＴＭ３８３．６文献标识码：Ａ文章编号：１６７３＿６５４０（２００６）１０．００１１＿０３

ＤｒｉＶｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎｆｏｒＴｗｏ－ｐｈａｓｅＨｙｂｒｉｄＳｔｅｐｐｉｎｇ

Ｍｏｔｏｒ

蹦』、Ｂ

（Ｎｏｎｈｗｅｓｔｅｒｎ

Ｃｎｎ，

删Ｒ“ｉ一９ｉ昭，口乜赠咖∽

１００７２，Ｃｈｉｎａ）

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｆｌｙ，ｗｈｉｌｅ

ｏｕｔ．

ａ

ａｒｅ

Ｐ０１ｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＡ‘１１８９Ｃ２０５１ａｎｄＳＧ３５２５

ｔｒ０Ｉｓｙｓｔｅｍｆｂｒｔｗｏ ｐｈａｓｅｓｔｅｐｐｉｎｇｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｔｉｏｎａｌ

ｏｎ

ｄｉｖｅ

ｃｏｎ—

ｍｉｃｍ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡＴ８９Ｃ２０５ｌｉｓｇｉｖｅｎ

ａｒｅ

Ｆｕｎｈｅｍｌｏｒｅ，ｔｈｅｏｐｅｍ—

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｓｔｍｃｔｕｒｅａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎ

ａ

ａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗ

ｔｈａ上ｔｈｅｃｏｎｔＩＤｌｓｙｓｔｅｍｈａｓ

Ｋｅｙ

ｇｏｏｄ

ｐｅＩｆｏ珊ａｎｃｅ，ｌｏｗ

ｃｏｓｔ

ａｎｄｈｉｇｈ

ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．

ｗｏｒｄｓ：ＩＩｌｉｃｒｏ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｔ印ｐｉｎｇｍｏｔｏｒ；ｐｌ璐ｅ喇ｄｔｈｍｏｄｌｌｌａｔｉｏｎ

０

引言

电路、驱动与功率电路及过流保护电路等四部分组成（系统框图如图１所示），采用单片机ＡＴ８９ｃ２０５１作为波形发生电路和系统控制的核心。单片机接收外部控制指令后，输出四路波形

步进电机是一种增量式驱动电机，可将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移，其位移步距与输入脉冲信号相对应，步距误差无长期积累，易于起停、正反转及调速。但是步进电机不能直接使用交直流电源驱动，必须使用由专用集成芯片构成的专用驱动电路。专用集成电路集成度高、体积小、驱动效率高、控制较稳定，但是驱动电路控制柔性差、功能单一、价格较高，而且高集成度也限制了芯片的散热，使得它的驱动电流和功率都较小。本文介绍了一种使用单片机ＡＴ８９ｃ２０５１、集成脉宽调制（ＰｗＭ）控制芯片ｓｃ３５２５和ｃＡｌ２０Ｖ８等器件实现的步进电机驱动系统。该系统结构简单、驱动功率大、运行稳定，在步进电机控制领域中有着广阔的应用前景。１

控制信号。这些控制信号与ｓＧ３５２５输出的两路ＰｗＭ信号经过可编程器件ＧＡＬ２０Ｖ８组合形成８路斩波控制信号，控制各功率管前级驱动电路的

导通与关断，从而达到控制步进电机运行的目的。

图１控制系统原理框图

控制系统设计

本控制系统主要由波形发生电路、ＰｗＭ斩波

１．１波形发生电路

波形发生电路主要由ＡＴ８９Ｃ２０５１来实现。

ＡｒＩ＇８９ｃ２０５

１是控制部分的核心，指令与５１系列单

～１ｌ一