二极管D组成，与门组成。
工作时，在与门的VIN端输 入步进脉冲方波，在Vm端输 入一个高频脉冲序列Vm，则
在与门的输出端产生一个受
控于VIN的间歇脉冲序列Vb，
该脉冲序列驱动功放管T，使 T处于高频开关斩波状态，而 在步进电机的绕组上产生如
图所示的电流iL。iL的大小由 电源E和高频脉冲序列的脉宽 TON确定。要保持iL的值不
闭环控制则要采用光电编码器之类位置传感器将电动机的实 际位置反馈给计算机，万一步进电动机失步，计算机发现电动 机的实际位置没有达到给定值，就补发脉冲，直到电动机的实 际位置和给定值一致或相当接近为止。
对步进电动机进行控制时，控制方法可分为串行控制和并行 控制两类。
20
n
N

f度/ 秒 N
24
CW: CLR P1.1 ;发出正转电平信号 CLR P1.0 ;输出低电平，为脉冲的正跳变准备条件 LCALL DT ;调用延时子程序 SETB P1.0;输出高电平,产生脉冲正跳变 RET ;返回
调用该子程序一次，电动机将正转一步；只要按一定的时间 间隔T调用这个子程序就可以使电动机按一定的转速连续转动。 若要电动机反方向转动，可调用如下的子程序：
可以使系统设计得更便于微机控制。
32
因为只有P1.0-P1.2上的数据对步进电动机的通电状态 有影响，于是EPROM的输入地址和输出数据可采用如下的 对应关系(输出线低电平时，绕组通电）：
输入：XXXXX000 XXXXX001 XXXXX010……XXXXX111
输出：XXXX1110 XXXX1100 XXXX1101……XXXX0110
27
五相十拍状态表
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电机正转的程序
CW: INC R0
;正转+1
CJNE R0, #0AH,CW1 ;计数值不是10，正常计数
MOV R0, #00H ;计数值超过9，则清零回表首
CW1: MOV A, R0
;计数值送A
MOV DPTR, #0FF0H ;正转状态表首地址
MOVC A, @A+DPTR ;取出表中状态
用微机实现脉冲发生、脉冲分配和方向控制，再加 上给步进电机提供驱动电路，就构成了步进电机的微机 控制系统。
1.脉冲序列的生成
脉冲用周期、脉冲 高度、接通和断开电 源的时间来表示。
单片机控制步进电机 步进实际是用单片机产 生一系列脉冲。
先输出一高电平（电机步进），接着利用软件 延时一段时间（到位），而后输出一低电平（停止 步进），再延时。延时长短由步进电动机的工作频 率决定。
CCW: SETB P1.1 ;发出反转电平信号
CLR P1.0 ;输出低电平，为脉冲的正跳变准备条件
LCALL DT ;调用延时子程序
SETB P1.0 ;输出高电平,产生脉冲正跳变
RET
;返回
DT: NOP
；延时子程序
NOP
RET
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二、并行控制
在并行控制中，微机通过数条并行口线，直接发出多相 脉冲波信号，再通过功率放大后，送入步进电动机的各相 绕组。这样就不再需要脉冲分配器。脉冲分配器的功能可 以由微机用纯软件的方法实现，也可以用软件和硬件结合 的方法实现。 1.纯软件方法(采用五相十拍工作方式)
通电绕组：A
AB B …… DA
这样，只要把803l中的某一寄存器认定为可逆计数器， 每次对它进行加一或减一操作，然后送P1口即可。脉冲分 33 配器的功能由软、硬件分但，CPU的负担减少了。
……
MOV R0, #00H ;R0为可逆计数器，初始值为零
MOV P1, R0 ;P1口初始化，电机初始定位
第三节 步进电动机的微机控制
一、典型的步进电机控制系统的组成
变频信号源是一个脉冲频率由几Hz～几十kHz连续 变化的信号发生器，它为脉冲分配器提供脉冲序列。
脉冲分配器根据方向控制信号把脉冲信号按一定 的逻辑关系加到脉冲放大器上进行放大，以驱动步进电 机转动。
典型的步进电机控制系统的组成
二、步进电动机的微机控制系统组成
斩波型功率放大电路有两种： （1）斩波恒流功放电路：应用较广泛，但电路结构复杂， 它采用电流反馈来限定步进电机的绕组电流，使之保持在一 定的范围内。例如：L297。 （2）斩波平滑功放电路：没有电流采样和反馈，但也可 使绕组电流在一定范围内不变。
17
18
斩波平滑功放电路
由电机绕组L、绕组电阻RL、 功放管T、泄放回路电阻Rd、
22
•CH250简介 CH250专用于三相步进电功机。可通过设置引脚l、2和14、
15的电平．按双三拍、单三拍、单双六拍，以及各有正、反 转．共六种状态工作。下图是使用CH250于三相六拍状态的 接线图。
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2.单片机串行控制的软件
利用8031单片机的P1.1输出方向电平，P1.0输出走步 触发脉冲。
B、C、D(1，3，2，4)四相信号以及禁止信号。控制信号用 来选择斩波信号的控制方式。当它是低电平时，斩波信号作 用于禁止信号；而当它是高电平时，斩波信号作用于A、B、 C、D信号。使能信号为低电平时，禁止信号及A、B、C、D 信号均被强制为低电平。
12
三、步进电动机的驱动电路
由于步进电机的驱动电流较大，微机与步进电机的 连接需要专门的接口电路外，还需要加上功率放大电路。

f
60 转/ 秒 360
60 f ZN
转/秒
21
一、串行控制
串行控制中，微机与步进电动机的功率接口之间只要两 条控制线：一条用以发送走步脉冲串(CP)，另一条用以发 送控制旋转方向的电平信号。 1.单片机串行控制的硬件
脉冲分配器的作用是将单路脉冲转换成多相循环变化的 脉冲。它有一路输入，多路输出。随着一个个脉冲的输入， 各路输出电压轮流变高和变低。
7脚——三/四相选择：0—三相；1—四相
10、11、12、13——输出端
8
•其中：3脚——脉冲输入端； 4脚——方向控制：0—反转；1—正转 5、6脚——工作方式选择：00—双三（四）； 01、10—单三（四） 11—六（八）拍 7脚——三/四相选择：0—三相；1—四相 10、11、12、13——输出端
2.双电压驱动电路
• 在低频段使用较低的电 压驱动，在高频段，使 用较高的电压驱动
15
2.双电压驱动电路——高低电压驱动电路
电路中的电源电压E1是高压， 大约为80～150V，E2为5～
20V左右。其工作控制信号是 步进时一相所需的方波信号， 还有一个高压驱动控制信号
Vh。
电路中T1是高压电源的开关 管，T2是功率驱动管；D1是
低压电源E2的箝位二极管，
在T1导通时处于反向偏置而 截止，在T1截止时则由于正 偏而向电机的绕组提供低压电
源E2；D2是续流二极管，在
T1、T2都截止时向绕组提供
双电压功放电路的明显特
点是功耗较低，效率较高，高
频工作时有较大的转动力矩，
所以多用于中功率和大功率步
进电机中。
16
3.斩波型驱动电路
双电压功率放大电路的缺点是在高低压连接处电流出现 高、低谷点，这样必然引起力矩在谷点时下降。而斩波型功 放电路可以克服这种缺点，并且能提高步进电机的效率和力 矩。
2.旋转方向的控制
电动机旋转方向和内部绕组的通电顺序有关 以三相步进电动机为例（单三拍）： 正向旋转通电顺序：A—B—C—A 反向旋转通电顺序：A—C—B—A
旋转方向的控制
3.脉冲的分配
（1）软件实现
用软件通过微机输出控 制字实现。 例如：对三相六拍控制 方式，存 “输出字”在 计算机中，PA口按表的 规律送出控制信号，就 可以控制步进电机的各 相绕组依此通电，从而 控制步进电机按三相六 拍方式正转或反转。
803l的P1口用作信号输出，其中P1.3-P1.7均空置不用，
仅以P1.0-P1.2三条线接到一个EPROM的低三位地址线上，
可选通EPROM的8个地址单元，相应于8种状态。
EPROM的低四位数据输出线作为步进电动机ABCD各 相的控制线，硬件设计成低电平时绕组通电。
这样，EPROM作为一种解码器，通过其输入输出关系
MOV P1, A
;送输出口
RET
电机反转的程序
MOV DPTR, #0FFAH ;反转状态表首地址
还可以逆行查表
CCWN: DEC R0
;反转-1
CJNE R0, #FFH,CW1 ;未退出正常范围，正常计数
MOV R0, #09H ;计数值退出正常范围修改指针 29
例：要求用8031的P1口输出A、B、C、D四相脉冲，以控 制四相混合式步进电机。（低电平时绕组通电）
功率放大电路的结构对步进电机的性能有很大的影 响。常见的驱动电路有：
1.单电压驱动 2.双电压驱动 3.斩波型驱动 4.集成驱动芯片
13
1.单电压驱动电路
其中电机绕组A串有电阻Rs，使绕组回路的时间常数减小， 以便高额时电动机能产生较大的电磁转矩。Rs还能缓解电动 机的低频共振现象，图b中1是不串电阻Rs的，2是串电阻只s 并调高电源电压以保持绕组静态电流相同的；显然2比1好。 但Rs引起附加的损耗，故一般只适用于小功率步进电动机。14
9
•CH250简介 CH250专用于三相步进电功机。可通过设置引脚l、2和
14、15的电平．按双三拍、单三拍、单双六拍，以及各有正、 反转．共六种状态工作。下图是使用CH250于三相97简介 L297专用于两相或四相步进电动机。
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➢ 译码器(即脉冲分配器)：它将输入的走步时钟脉冲
四相八拍状态表
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……
MOV P1, #0F8H ;初始化P1口，A相通电
……
CW: MOV A, P1
;状态送A