【文章內(nèi)容簡介】 時序 和波形圖，總結(jié)出其工作方式為四相單四拍時的脈沖分配規(guī)律，四相雙四拍的脈 沖分配規(guī)律，在每一種工作方式中，脈沖的頻率越高，其轉(zhuǎn)速就越快，但脈沖頻 率高到一定程度，步進(jìn)電機跟不上頻率的變化后電機會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，所以脈沖 頻率一定要控制在步進(jìn)電機允許 的范圍內(nèi)。 （ 2） 89C51 單片機 Atmel公司生產(chǎn)的 89C51單片機是一種低功耗 /低電壓‘高性能的 8位單片機， 它采用 CMOS 和高密度非易失性存儲技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容；片內(nèi)的 Flash ROM 允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性編程 器來編程，內(nèi)部除 CPU 外，還包括 256 字節(jié) RAM， 4 個 8 位并行 I/O 口，5 個中 斷源， 2個中斷優(yōu)先級， 2個 16位可編程定時計數(shù)器， 89C51單片機是一種功能強、 靈活性高且價格合理的單片機，完全滿足本系統(tǒng)設(shè) 計需要。 （ 3） L297 介紹 L297是意大利 SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機專用控制器，它能產(chǎn)生 4相控制信號，可用于計算機控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機。芯片內(nèi)的 PWM斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機繞組中的電機繞組中的電流。該集成電路采用了 SGS公司的模擬 /數(shù)字兼容的 I2L技術(shù)，使用 5V的電源電壓，全部信號的連接都與 TFL/CMOS或集電極開路的晶體管兼容。 L297的芯片 引腳 特別緊湊 ，采用雙列直插 20腳塑封封裝，其 引腳 見圖 1，內(nèi)部方框見圖 2。 8 圖 1 L297芯片引腳圖 L297各 引腳 功 能說明 1腳 (SYNG)—— 斬波器輸出端。如多個 297同步控制，所有的 SYNC端都要連在一起，共用一套振蕩元件。如果使用外部時鐘源，則時鐘信號接到此 引腳 上。 2腳 (GND)—— 接地端。 3腳 (HOME)—— 集電極開路輸出端。當(dāng) L297在初始狀態(tài) (ABCD=0101)時，此端有指示。當(dāng)此 引腳 有效時，晶體管開路。 4腳 (A)—— A相驅(qū)動信號。 5腳 (INH1)—— 控制 A相和 B相的驅(qū)動極。當(dāng)此 引腳 為低電平時， A相、 B相驅(qū)動控制被禁止；當(dāng)線圈級斷電時，雙極性橋用這個信號使負(fù)載電源快速衰減。若CONTROL端輸入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負(fù)載電流。 6腳 (B)—— B相驅(qū)動信號。 7腳 (C)—— C相驅(qū)動信號。 8腳 (INH2)—— 控制 C相和 D相的驅(qū)動級。作用同 INH1相同。 9腳 (D)—— D相驅(qū)動信號。 10腳 (ENABLE)—— L297的使能輸入端。當(dāng)它為低電平時， INH1， INH2， A， B，C， D都為低電平 。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時用來阻止電機驅(qū)動。 11腳 (CONTROL)—— 斬波器功能控制端。低電平時使 INH1和 INH2起作用，高電平時使 A， B， C， D起作用。 12腳 (Vcc)—— +5V電源輸入端。 9 13腳 (SENS2)—— C相、 D相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。 14腳 (SENS1)—— A相、 B相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。 15腳 (Vref )—— 斬波器基準(zhǔn)電壓輸入端。加到此 引腳 的電壓決定繞組電流的峰值。 16腳 (OSC)—— 斬波器頻率輸入端 。一個 RC網(wǎng)絡(luò)接至此引角以決定斬波器頻率，在多個 L297同步工作時其中一個接到 RC網(wǎng)絡(luò)，其余的此引角接地，各個器件的腳 I (SYNC)應(yīng)連接到一起這樣可雜波的引入問題如圖 5所示。 17腳 (CW/CCW)— 方向控制端。步進(jìn)電機實際旋轉(zhuǎn)方向由繞組的連接方法決定。當(dāng)改變此 引腳 的電平狀態(tài)時，步進(jìn)電機反向旋轉(zhuǎn)。 18腳 (CLOCK)—— 步進(jìn)時鐘輸入端。該 引腳 輸入負(fù)脈沖時步 進(jìn)電機向前步進(jìn)一個增量，該步進(jìn)是在信號 的上升沿產(chǎn)生。 19腳 (HALF/FULL)—— 半步、全步方式 選擇端。此 引腳 輸入高電平時為半步方式 (四相八拍 )，低電平時為全步方式。如選擇全步方式時變換器在奇數(shù)狀態(tài)，會得到單相工作方式 (單四拍 )。 20腳 (RESET)—— 復(fù)位輸入端。此 引腳 輸入負(fù)脈沖時，變換器恢復(fù)初始狀態(tài) (ABCD=0101)。 圖 2 L297內(nèi)部方框電路圖 10 圖 3 L297變換器換出的八步雷格碼（順 時針旋轉(zhuǎn)） 圖 4 斬波器線路 在圖 2所示的 L297的內(nèi)部方框圖中。變換器是一個重要組成部分。變換器由一個三倍計算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個基本的八格雷碼 (順序如圖 3所示 )。由變換器產(chǎn)生 4個輸出信號送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電動機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過 2個 PWM斬波器控制電動波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，如圖 4所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。 每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的 脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達(dá)到 Uref時 (Uref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的 )，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出 (即觸發(fā)器 Q輸出 )是一恒定速率的 PWM信號， L297的 CONTROL端的輸入決定斬波器對相位線 A， B， C， D或抑制線 INH1和 INH2起作用。 CONTROL為高電平時，對 A， B， C， D有抑制作用；為低電平時，則對抑制線 INH1和 INH2有抑制作用，從而可對電動機和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制 L297驅(qū)動相序的產(chǎn)生 L297能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當(dāng)相序。 3種方式的驅(qū)動相序都可以很容易地根據(jù)變換器輸出的格雷碼的順序產(chǎn)生，格雷碼的順序直接與四八拍 (半步方式 )相符合 ，只要在腳 19輸入一高電平即可得到。其波形圖如圖 5所示。 11 圖 5 四相八拍 模式波形圖 通過交替跳過在八步順序中的狀態(tài)就可以得到全步工作方式，此時需在腳 19接一低電平，前已述及根據(jù)變換器的狀態(tài)可得到四拍或雙四拍 2種工作模式，如圖 6， 7所示 圖 6 單四拍模式波形圖 圖 7 雙四拍模式波形圖 （ 4） L298 簡介 L298N 為 SGSTHOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機專用驅(qū)動芯片 ( Dual FullBridge Driver ) ，內(nèi)部包含 4信道邏輯驅(qū)動電路，是一種 12 二相和四相步進(jìn)電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2個二相或 1個四相步進(jìn) 電機，內(nèi)含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯準(zhǔn)位信號，可驅(qū)動 46V、 2A以下的步進(jìn)電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO端口來提供模擬時序信號，但在本驅(qū)動電路中用 L297 來提供時序信號 ，節(jié)省了單片機 IO 端口的使用。 L298N 之接腳如圖 8 所示， Pin1 和Pin15 可與電流偵測用電阻連接來控制負(fù)載的電路； OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個步進(jìn)電機； input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機停。 13 圖 8 L298引腳 圖 三、方案論證 從該系統(tǒng)的設(shè)計要求可知，該系統(tǒng)的輸入 量為速度和方向，速度應(yīng)該有增減變化，通常用加減按鈕控制速度，這樣只要 2根口線，再加上一根方向線盒，一根啟動信號線共需要 4根輸入線。系統(tǒng)的輸出線與步進(jìn)電機的繞組數(shù)有關(guān)。這里選四相步進(jìn)電機 。 14 該電機共有四相繞組，工作電壓為 +5V，