【導(dǎo)讀】統(tǒng)相比減少系統(tǒng)成本，提高了可靠性，在數(shù)控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。器的優(yōu)劣密切相關(guān)。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式偏重使步進(jìn)電機(jī)繞組電流以盡可能短的時(shí)間上。升到額定值，從而提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，造成低速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪音加大。并且為滿足用戶對(duì)不同步距角的要求。技術(shù)的多細(xì)分兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)。電流追蹤型脈寬調(diào)制技術(shù)使電機(jī)運(yùn)行在較大速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩保持恒定。輕了噪聲;同時(shí)該驅(qū)動(dòng)器具有較小的體積、較低的成本和較高的可靠性。

　　

【正文】 POR 即發(fā)生。 POR 電路可以用來觸發(fā)啟動(dòng)復(fù)位，或者用來檢測(cè)電源故障。 POR電路保證器件在上電時(shí)復(fù)位。 VCC 達(dá)到上電門限電壓后觸發(fā)延遲計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)器溢出之前器件一直保持為復(fù)位狀態(tài)。當(dāng) VCC 下降時(shí)，只要低于檢測(cè)門限，RESET 信號(hào)立即 生 效，復(fù)位時(shí)所有的 I/O 寄存器都被設(shè)置為初始值，程序從復(fù)位向量處開始執(zhí)行。復(fù)位向量處的指令必須是絕對(duì)跳轉(zhuǎn) JMP 指令，以使程序跳轉(zhuǎn) 到 復(fù)位處理例程。如果程序永遠(yuǎn)不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋 。如圖 35所示。 圖 35 復(fù)位電路 D/A 轉(zhuǎn)換 電路 TLC7528 是雙路 8 位數(shù)字 — 模擬轉(zhuǎn)換器，他們?cè)O(shè)計(jì)成具有單獨(dú)的片內(nèi)數(shù)據(jù)鎖存器，其特點(diǎn)包括非常緊密的 DACDAC 一致性。數(shù)據(jù)通過公共 8位輸入口傳送至兩個(gè)DAC 數(shù)據(jù)鎖存器中的任何一個(gè)，控制輸入端 DACA/DACB 決定 哪個(gè) DAC 被裝載。這些器件的轉(zhuǎn)載周期與隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器的寫周期類似，能方便的與大多數(shù)通用微處理器總線和輸出端口相接口。其工作電壓為 5 至 15 伏，功率小于 15mW，工作范圍溫度為 0 到 70 度。 TLC7528 的特點(diǎn) 27 。 。 A/D 轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)具有單調(diào)性。 AD7528 和 PMI PM7528 互換。 TMS320 接口的數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）應(yīng)用的快速控制信號(hào)。 。 工藝制造 。 TLC7528 的 時(shí)序 圖 TLC7528 的時(shí)序圖如圖 36所示 ： 圖 36 TLC7528時(shí)序圖 D/A 轉(zhuǎn)換的原理圖 轉(zhuǎn)換時(shí)的截止頻率的兩個(gè)電阻用 TLC7528 的內(nèi)部權(quán)電阻來代替，而權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻值可以通過 編程來改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了截止頻率的步進(jìn)可調(diào)。而 TLC7528的 VDD 接 +5V 電源，這樣 ARM 輸入的數(shù)字信號(hào)能夠起到有效的控制，其原理圖如圖 37所示 。 28 A G N D1O U T A2R F B A3R E F A4D G N D5A B C H S6D B 77D B 68D B 59D B 410D B 311D B 212D B 113D B 014CS15WR16V D D17R E F B18R F B B19O U T B20U 1 6T L C 75 28A G N DD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7c h SwrR F B AO U T A R F B BO U T BV C CR 7 150 0R 7 050 0C 4 015C 3 915da c R e fda c R e fC 2 610 4V C C 圖 37 D/A轉(zhuǎn)換原理圖 步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)電路 D 觸發(fā)器 電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時(shí)，必須在正跳沿前加入輸入信號(hào)。如果在CP 高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào)，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯(cuò)。而邊沿觸發(fā)器允許在 CP 觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號(hào)。這樣，輸入端受干擾的時(shí)間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿 D 觸發(fā)器也稱為維持 阻塞邊沿 D 觸發(fā)器。 SD 和 RD 接至基本 RS 觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng) SD=1 且 RD=0 時(shí) ,不論輸入端 D 為何種狀態(tài)，都會(huì)使 Q=1， Q 非=0，即觸發(fā)器置 1；當(dāng) SD=0 且 RD=1 時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為 0,SD和 RD通常又稱為直接 下 置 1和置 0 端。我們?cè)O(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。工作過程如下： 當(dāng) CP=0時(shí)，與非門 G3 和 G4封鎖，其輸出 Q3=Q4=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí)，由于 Q3 至 Q5 和 Q4 至 Q6 的反饋信號(hào)將這兩個(gè)門打開，因此可接收輸入信號(hào) D， Q5=D 非， Q6=Q5 非 =D。 29 當(dāng) CP 由 0 變 1 時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時(shí) G3 和 G4 打開，它們的輸入 Q3 和 Q4的狀態(tài)由 G5 和 G6 的輸出狀態(tài)決定。 Q3=Q5 非 =D， Q4=Q6 非 =D 非。由基本 RS觸發(fā)器的邏輯功能可知， Q=Q3=D。 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在 CP=1 時(shí)輸入信號(hào)被封鎖。這是因?yàn)?G3 和 G4 打開后，它們的輸出 Q3和 Q4的狀態(tài)是互補(bǔ)的 ,即必定有一個(gè)是 0，若 Q3 為 0，則經(jīng) G3輸出至 G5輸入的反饋線將 G5 封鎖，即封鎖了 D通往基本 RS 觸發(fā)器的路徑；該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在 0 狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?1 狀態(tài)的作用 ,故該反饋線稱為置 0 維持線 ,置 1 阻塞線。 Q4 為 0時(shí)，將 G3 和 G6封鎖， D 端通往基本 RS 觸發(fā)器的路徑也被封鎖。 Q4 輸出端至 G6 反饋線起到使觸發(fā)器維持在1 狀態(tài)的作用，稱作置 1 維持線； Q4輸出至 G3輸入的反饋線起到阻止觸發(fā)器置 0 的作用 ,稱為 置 0 阻塞線。因此，該觸發(fā)器常稱為維持 阻塞觸發(fā)器?？傊?，該觸發(fā)器是在 CP正跳沿前接受輸入信號(hào)，正跳沿時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封鎖 ,三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發(fā)器之稱。與主從觸發(fā)器相比 ,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的工作速度。 D 觸發(fā)器電路 D觸發(fā)器電路如圖 38所示： 1011U 2 E7 4 H C 1 4123U 6 A7 4 H C 0 8111213U 6 D7 4 H C 0 8I N1I N2C H OP I NG ADi r e A 圖 38 D觸發(fā)器電路 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 30 驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖 39 所示： 321Q 1 8C 1 8 1 5231Q 1 02 N 5 4 0 1R11k1 2U 1 A7 4 0 7321Q 1 9C 1 8 1 5231Q 1 12 N 5 4 0 1R41k9 8U 1 D7 4 0 71 2 V1 2 V1011U 2 E7 4 H C 1 4123U 6 A7 4 H C 0 8111213U 6 D7 4 H C 0 8 圖 39 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 信號(hào) 的放大電路 TL084 是 高速 的 四通道運(yùn)算放大器，在一個(gè) 單片集成電路里包含了良好匹配的高壓及雙極性 三 極管 。它具有寬共模 和 差模電壓范圍、低輸入偏置及偏移 電流 、輸出短路保護(hù)、高輸入阻抗、內(nèi)部頻率補(bǔ)償、鎖定自由操作、高循環(huán)率等特性。 其 3 腳是通道 1的輸出端、反相輸入端、同相輸入端， 7腳是通道 2 的同相輸入端、反相輸入端、輸出端， 10 腳是通道 3 的輸出端、反相輸入端、同相輸入端， 1 1 14 腳是通道 4 的同相輸入端、反相輸入端、輸出端， 4 腳是正電源， 11 腳是負(fù)電源（或單電源使用時(shí)的電源地 ） ， 放大電路原理圖 如圖 310 所示 。 31 321411AT L 0 8 4121314U 1 4 DT L 0 8 49V 7 VR F B AA G N DA G N DA G N DA G N D 圖 310 放 大電路原理圖 步進(jìn)電機(jī)的檢測(cè)電路 TL082 的特點(diǎn) TL082 是一通用的 JFET 雙運(yùn)算放大器。其特點(diǎn)是： 。 。 。 。 :16V/us(典型值 )。 ： VCC=+/18V。 TL082 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 TL082 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 311所示： 32 圖 311 TL082內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 表 31 TL082引腳功能 腳號(hào) 腳 名 功能 腳號(hào) 腳名 功能 1 Output 1 輸出 1 5 Non inverting input 2 正向輸入 2 2 Inverting input 1 反向輸入 1 6 Inverting input 2 反向輸入 2 3 Non inverting input 1 正向輸入 1 7 Output 2 輸出 2 4 VCC 電源 8 VCC+ 電源 33 檢測(cè)電路原理圖 檢測(cè)電路原理圖如圖 312 所示： R 3 80 .1R61kC 1 52 7 1 R51kR 3 65 0 1 0 0 kA G N DA G N D567U 3 BT L 0 8 2C51 0 4C41 0 4 7 VA G N DA G N D 圖 312 檢測(cè)電路原理圖 H 橋電路 H 橋簡(jiǎn)介 H 橋電路是 一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于 “H 橋電路 ” 是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H。 4 個(gè)三極管組成 H 的 4 條垂直腿，而電機(jī)就是 H中的橫杠 ， 如圖 313 所示， H 橋電路包括 4 個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通 對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 34 圖 313 H橋基本電路 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖 314 所示，當(dāng) Q1 管和 Q4 管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng) Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管 Q1和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。 另一對(duì)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機(jī)。當(dāng)三極管 Q2 和 Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電 機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng) 。 如圖 314 H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 35 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證 H 橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。如果三極管 Q1 和 Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí)，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管?；?于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。 圖 315 所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路，它在基本 H 橋電路的基礎(chǔ)上增加了 4 個(gè)與門和 2個(gè)非門。 4個(gè)與門同一個(gè) “ 使能 ” 導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而 2個(gè)非門通過提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在 H 橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果 DIR－ L信號(hào)為 0， DIR－R 信號(hào)為 1，并且使能信號(hào)是 1，那么三極管 Q1 和 Q4 導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)； 如果 DIR－ L 信號(hào)變?yōu)?1，而 DIR－ R信號(hào)變?yōu)?0，那么 Q2和 Q3 將導(dǎo)通，電流則反向流過電機(jī)。 圖 315 具有使能控制和方向邏輯的 H橋電路 36 H 橋電路原理圖 由于本課題是以兩相混合式步進(jìn)電機(jī)為例，所以需要驅(qū)動(dòng)兩相，此原理圖只是B 相， A相和其相同，此處沒有列出 ， H橋電路如圖 316所示： P H A S E B P H A S E B D2B Y W 7 6D6B Y W 7 6D1B Y W 7 6 D5B Y W 7 630 V30 VR 2 1 51 R 2 4 51R 2 2 10 k R 2 6 10 k123DGSQ5I R F 95 4 0123DGSQ7I R F 95 4 0123GDSQ1I R F 54 0 123GDSQ3I R F 54 0R 1 9 51R 2 0 10 k