驱动步进电机

步进电机控制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CPU0，则前级三极管BG5CPU1，则前级三极管BG5BCD4个线圈，在驱动线中的R5～R8CPU10D1～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～R4D1～D4LED，作为脉冲信号输入的显CPU0LED1LEDR9～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P11FH5FH7FH4步；对P17FH5FH、3FH、1FH42．控制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：式来改变电机的工作状态（如四相八拍工作方式）。UCN5804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12-6UCN5804UCN5804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。3：对应四相脉冲输出的D4：接地。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CPUCPU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芯片的片选信号，该脚为低时芯片可以工作，为高时芯片不工作。引脚16：接+5V电源。UCN5804UCN5804芯片是一块集成步进电机驱动芯片，它的输出引脚可以接到步进电机的输入端，直接驱动步进电机工作。其工作电路如图12-7所示。在信号输出端接一反向二极管后连接到步进电机上，芯片可以承受最大1.5A的反向电流以及最大35V的电压。图12-7基于UCN5804芯片的驱动电路图在实际应用中，UCN5804910（12-1），将四相步进电机的运行分为以下几种方式。表12-1UCN5804芯片驱动方式真值表脚为低电平，脚为高电平，电机按四相四拍的工作方式（见表12-2）行（A-B-C-D-AA-D-C-B-A）。表12-2单相驱动脉冲顺序（9脚=L，10脚=H）在双脉冲输出状态下，若910（12-3）运行（AB-BC-CD-DA-ABAD-DC-CB-BA）；若9方式（12-4）运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-AA-DA-D-CD-C-BC-B-AB-A）。表12-3双相驱动脉冲顺序（9脚=L，10脚=L）表12-4单双相半步驱动脉冲顺序（9脚=H，10脚=L）UCN5804芯片驱动脉冲时序分配如图12-8所示。图12-8驱动脉冲时序UCN580412-7P1口的P1.0P1.2、P1.3。根据电机运转的实际需要，由主CPU送不同的控制字。在该电路中，电容C1和C2为去耦电容，滤P1.3。根据电机运转的实际需要，由主CPU送不同的控制字。在该电路中，电容C1和C2为去耦电容，滤除高频干扰。R1和R2V1～V44个二极管，分别与UCN58043．控制程序电机正转控制程序如下：电机反转控制程序如下：作方式，方便灵活，适合初学者学习。ULN2003ULN2003是另一款电机脉冲分配芯片，由于其结构简单，价格低廉，而且无需外接功率放大电路，因此也常用来作为步进电机的驱动芯片。ULN2003芯片引脚介绍ULN200312-9图12-9ULN2003芯片引脚图引脚1：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号输出端。引脚2：CPU脉冲输入端。3：CPU4：CPU5：CPU6：CPU7：CPU8：接地。97107116125134143152161ULN2003的内部结构可参见图12-10。在ULN2003芯片内部为达林顿管阵列，其工作原理与上一节电路驱动相似。由于该电路为芯片的内部结构，仅供初学者理解芯片的工作方式用，在芯片使用时可以忽略。图12-10ULN2003芯片内部结构ULN2003ULN2003芯片是高耐压、大电流达林顿阵列，由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。功率电子电路大多要求具ULN2003ULN2003200mA，饱和压降约1V用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器等外接控制器件，也可直12-11。图12-11ULN2003芯片驱动电路（驱动口改P1口）ULN2003芯片的每一对达林顿都串联一个2.7k51的P5V的工作电压下它能与TTLCMOS500mA，并且能够在关态（有低电平输入时，输出为高电平）时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。出为高电平）时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。信号脉冲通过P14.7k.上拉电阻接到ULN2003P1.4～P1.7分别对应ULN20031C2C3C4CP13．控制程序电机正转控制程序为：电机反转控制程序为：CPU步进电机应用实例在步进电机的实际应用中，总是通过CPU接收处理一些信号来控制电机的运动状态。常见的如光线、温湿度、水位等。这里以光作为CPU控制步进电机的信号为例。采用对射光电开关作为光信号发射接收装置。对射光电开关FS048W能够发射出一束细小的光线，当光线碰到障碍物时反射回来，由光电开关的接收管接收。光电开关电路图如图12-12所示。图12-12光电开关检测电路图比较器输出点的电位为高接收信号为1）；当接收管