1. 步進電機的作業(yè)原理

　　該步進電機為一四相步進電機，選用單極性直流電源供電。只需對步進電機的各相繞組按適宜的時序通電，就能使步進電機步進翻滾。圖1是該四相反響式步進電機作業(yè)原理暗示圖。

　　圖1 四相步進電機步進暗示圖

　　開端時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，一同，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極發(fā)作錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極發(fā)作錯齒。

　　當開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，因為C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子翻滾，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組發(fā)作錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極

發(fā)作錯齒。順次類比，A、B、C、D四相繞組輪番供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向翻滾。

　　四相步進電機依照通電次第的紛歧樣，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種作業(yè)辦法。單四拍與雙四拍的步距角持平，但單四拍的翻滾力矩小。八拍作業(yè)辦法的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因而，八拍作業(yè)辦法既能夠堅持較高的翻滾力矩又能夠跋涉操控精度。

　　單四拍、雙四拍與八拍作業(yè)辦法的電源通電時序與波形別離如圖2.a、b、c所示：

　　圖2.步進電機作業(yè)時序波形圖　　

　　2.依據(jù)AT89C2051的步進電機驅(qū)動器體系電路原理

　　圖3 步進電機驅(qū)動器體系電路原理圖　　

　　AT89C2051將操控脈沖從P1口的P1.4～P1.7輸出，經(jīng)74LS14反相后進入9014，經(jīng)9014拓寬后操控光電開關(guān)，光電隔絕后，由功率管TIP122將脈沖信號進行電壓和電流拓寬，驅(qū)動步進電機的各相繞組。使步進電機跟著紛歧樣的脈沖信號別離作正轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、加速、減速和接連等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的意圖是為了在辦法2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響。

　　圖3中的RL1～RL4為繞組內(nèi)阻，50Ω電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個改善回路時刻常數(shù)的元件。D1～D4為續(xù)流二極管，使電機繞組發(fā)作的反電動勢經(jīng)過續(xù)流二極管(D1～D4)而衰減掉，然后保護了功率管TIP122不受損壞。

　　在50Ω外接電阻上并聯(lián)一個200μF電容，能夠改善寫入步進電機繞組的電流脈沖前沿，跋涉了步進電機的高頻功用。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200Ω電阻可減小回路的放電時刻常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時刻變小，也起到跋涉高頻作業(yè)功用的作用。

　　3.軟件方案

　　該驅(qū)動器依據(jù)撥碼開關(guān)KX、KY的紛歧樣組合有三種作業(yè)辦法供挑選：

　　辦法1為接連辦法：P3.5(INT1)為步進脈沖輸入端，P3.7為正回轉(zhuǎn)脈沖輸入端。上位機(PC機或單片機)與驅(qū)動器僅以2條線相連。

　　辦法2為串行通訊辦法：上位機(PC機或單片機)將操控指令發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器依據(jù)操控指令自行完畢有關(guān)操控進程。

　　辦法3為撥碼開關(guān)操控辦法：經(jīng)過K1～K5的紛歧樣組合，直接操控步進電機。

　　當上電或按下復(fù)位鍵KR后，AT89C2051先查看撥碼開關(guān)KX、KY的狀況，依據(jù)KX、KY 的紛歧樣組合，進入紛歧樣的作業(yè)辦法。以下給出辦法1的程序流程框圖與源程序。

　　在程序的編制中，要分外留心步進電機在換向時的處理。為使步進電機在換向時能滑潤過渡，不至于發(fā)作錯步，應(yīng)在每一步中設(shè)置象征位。其間20H單元的各位為步進電機正轉(zhuǎn)象征位;21H單元各位為回轉(zhuǎn)象征位。在正轉(zhuǎn)時，不只給正轉(zhuǎn)象征位賦值，也一同給回轉(zhuǎn)象征位賦值;在回轉(zhuǎn)時也如此。這么，當步進電機換向時，就能夠上一次的方位作為起點反向運動，避免了電機換向時發(fā)作錯步。

　　圖4 辦法1程序框圖

　　

　　辦法1源程序：

　　MOV 20H,#00H ;20H單元置初值，電機正轉(zhuǎn)方位指針

　　MOV 21H,#00H ;21H單元置初值，電機回轉(zhuǎn)方位指針

　　MOV P1,#0C0H ;P1口置初值，避免電機上電短路

　　MOV TMOD,#60H ;T1計數(shù)器置初值,開接連

　　MOV TL1,#0FFH

　　MOV TH1,#0FFH

　　SETB ET1

　　SETB EA

　　SETB TR1

　　SJMP $

　　;***********計數(shù)器1接連程序************

　　IT1P: JB P3.7,FAN ;電機正、回轉(zhuǎn)指針

　　;*************電機正轉(zhuǎn)*****************

　　JB 00H,LOOP0

　　JB 01H,LOOP1

　　JB 02H,LOOP2

　　JB 03H,LOOP3

　　JB 04H,LOOP4

　　JB 05H,LOOP5

　　JB 06H,LOOP6

　　JB 07H,LOOP7

　　LOOP0: MOV P1,#0D0H

　　MOV 20H,#02H

　　MOV 21H,#40H

　　AJMP QUIT

　　LOOP1: MOV P1,#090H

　　MOV 20H,#04H

　　MOV 21H,#20H

　　AJMP QUIT

　　LOOP2: MOV P1,#0B0H

　　MOV 20H,#08H

　　MOV 21H,#10H

　　AJMP QUIT

　　LOOP3: MOV P1,#030H

　　MOV 20H,#10H

　　MOV 21H,#08H

　　AJMP QUIT

　　LOOP4: MOV P1

,#070H

　　MOV 20H,#20H

　　MOV 21H,#04H

　　AJMP QUIT

　　LOOP5: MOV P1,#060H

　　MOV 20H,#40H

　　MOV 21H,#02H

　　AJMP QUIT

　　LOOP6: MOV P1,#0E0H

　　MOV 20H,#80H

　　MOV 21H,#01H

　　AJMP QUIT

　　LOOP7: MOV P1,#0C0H

　　MOV 20H,#01H

　　MOV 21H,#80H

　　AJMP QUIT

　　;***************電機回轉(zhuǎn)*****************

　　FAN: JB 08H,LOOQ0

　　JB 09H,LOOQ1

　　JB 0AH,LOOQ2

　　JB 0BH,LOOQ3

　　JB 0CH,LOOQ4

　　JB 0DH,LOOQ5

　　JB 0EH,LOOQ6

　　JB 0FH,LOOQ7

　　LOOQ0: MOV P1,#0A0H

　　MOV 21H,#02H

　　MOV 20H,#40H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ1: MOV P1,#0E0H

　　MOV 21H,#04H

　　MOV 20H,#20H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ2: MOV P1,#0C0H

　　MOV 21H,#08H

　　MOV 20H,#10H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ3: MOV P1,#0D0H

　　MOV 21H,#10H

　　MOV 20H,#08H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ4: MOV P1,#050H

　　MOV 21H,#20H

　　MOV 20H,#04H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ5: MOV P1,#070H

　　MOV 21H,#40H

　　MOV 20H,#02H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ6: MOV P1,#030H

　　MOV 21H,#80H

　　MOV 20H,#01H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ7: MOV P1,#0B0H

　　MOV 21H,#01H

　　MOV 20H,#80H

　　QUIT: RETI

　　END

　　4.定論

　　該驅(qū)動器經(jīng)實驗驗證能驅(qū)動0.5N.m的步進電機。將驅(qū)動有些的電阻、電容及續(xù)流二極管的有關(guān)參數(shù)加以調(diào)整，可驅(qū)動1.2N.m的步進電機。該驅(qū)動器電路簡略牢靠，構(gòu)造緊湊，關(guān)于I/O口線與單片機本錢嚴峻的體系來說分外適用。