【正文】 N芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機 。 EN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U2L298N 圖 L298N 芯片 引腳 其中 VS 為步進電機供電設(shè)計中接 12V， VSS 為芯片工作電源接 5V，OUT1OUT4 為輸出接步進電機四相繞組。 L297 是意大利 SGS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進電機專用控制器，它能產(chǎn)生 4 相控制信號， 內(nèi)部集成電路采用模擬 /數(shù)字兼容的 I2L 技術(shù)，使用 5V的電源電壓。 CLK18CTL11CW/CCW17EN10HALF/FULL19SEN213SEN114VREF15RST20A4B6C7D9SYNC1INH15INH28HOME3OSC16VS12GND2U1L297 圖 L297 芯片 引腳 基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 16 L297 的內(nèi)部變換器是一個重要組成部分。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。每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當負載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當電壓達到 Uref 時 (Uref 是根據(jù)峰值負載電流而定的 )，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。 對 L297 多使用到的各個引腳功能進行說明： （ 1） 4 、 9 引腳為四相驅(qū)動輸出信號。當此引腳為低電平時， A 相、 B相驅(qū)動控制被禁止；當線圈級斷電時，雙極性橋用這個信號使負載電源快速衰減。 C 相、 D 相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。復(fù)位輸入端。 （ 4） 20 引腳為復(fù)位輸入端。 （ 5） 15 引腳為斬波器基準電壓輸入端。 （ 6） 10 引腳為 L297 的使能輸入端。當系統(tǒng)被復(fù)位時用來阻止電機驅(qū)動 。步進電機實際旋轉(zhuǎn)方向由繞組的連接方法決定。 （ 8） 18 引腳 (CLOCK)步進時鐘輸入端。 （ 9） 19 引腳為半步、全步方式 選擇端。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 )。整步運行時步距角為 度，半步運行 時步距角為 度。步進電機軸直徑為 ，軸周長約為 20mm。這樣給步進電機一個信號脈沖步進電機就轉(zhuǎn)過 度，轉(zhuǎn)動一周即 360 度需要 400 個脈沖，通過計算則位移 1mm 則需要 20 個脈沖值 。 圖 步進電機外型 設(shè)計當中所使用的 為 57BYG007 型 四相 步進電機 ， 步進電機 技術(shù)參數(shù)如表 所示。 L297 加 L298N 驅(qū)動器組成的步進電機控制器電路具有以下優(yōu)點：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高，體積小，軟件開發(fā)簡單，并且單片機硬件費用大大減少。 L297 的特性是只需要時鐘。因此可以減輕單片機和程序設(shè)計的負擔。 通過 發(fā)出高低電平信號使 L297 產(chǎn)生步進電機工作所需的相序以及工作方式信號。由于步進電機需要在正反轉(zhuǎn)運動狀態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢因此會產(chǎn)較大的感應(yīng)電流。 L297 和 L298N 組合控制驅(qū)動的步進電動機可用于如打印機的托架后置、記錄儀的進給結(jié)構(gòu)以及打字機、數(shù)控機床、軟盤驅(qū)動器 、機器人、繪圖機、復(fù)印機、電動閥門等設(shè)備和裝置。 MU3Motor step+12VEN A6EN B11IN15IN27IN310IN412OUT12OUT23OUT313OUT414ISEN A1ISEN B15VS4VSS9GND8U2L298NCLK18CTL11CW/CCW17EN10HALF/FULL19SEN213SEN114VREF15RST20A4B6C7D9SYNC1INH15INH28HOME3OSC16VS12GND2U1L297R3R5C622KR1GNDVCCVCCR21KR4GNDD21N4007D31N4007D61N4007D91N4007D41N4007D51N4007D71N4007D81N4007 圖 步進電機驅(qū)動電路 基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 19 由 步進電機驅(qū)動電路 圖可知 L298N 芯片 VS 引腳接的為 12V 電壓。 T2100pfC91000ufC7470ufC8Vin VoutGNDVR2LM7812D10Bridge1+12V220V/15VS2SWSPST 圖 步進電機 12V 電源電路 顯示電路 顯示電路為 LCD1602 組成的相關(guān)電路 。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。 GND1VCC2VO3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BG VCC15BG GND16LCD1液晶 —LCD1602 圖 LCD1602 芯片引腳 液晶 LCD1602 由若干個 5*7 或者 5*11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 20 字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。 LCD1602 原理是基于 HD44780液晶芯片的， HD44780 內(nèi)置了 DDRAM、 CGROM 和 CGRAM。 LCD1602 共有 11 條指令包括：清屏指令、光標歸位指令、模式設(shè)置指令、顯示開關(guān)控制指令、光標移動方向指令、功能設(shè)置指令等。依據(jù)設(shè)計方案中所提出的把步進電機所走的角位移轉(zhuǎn)換成直線 位移進行顯示。按下啟動按鍵步進電機正向轉(zhuǎn) 動， LCD1602則顯示步進電機正向轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，并實時的顯示出當 前步進電機所走的行程值。 其中 LCD1602 顯示芯片 各引腳如表 所示。 VO 端口接了一個 1K 的滑動變阻器用來調(diào)節(jié) LCD1602 的對比度， BG VCC 端口接 VCC 用來把 LCD1602 的背光打開，以便有更好的顯示效果。 1KR8VCCGNDVCCGNDGND1VCC2VO3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BG VCC15BG GND16LCD1液晶 —LCD1602 圖 LCD1602 顯示電路 獨立 按鍵 電路 通過設(shè)計的鍵盤電路實現(xiàn)設(shè)置步進電機所要走的行程值，控制步進電機正向啟動、停止、繼續(xù)啟動、停止、以及加減速啟動復(fù)位等功能。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U4AT89S51GNDkey5SWPBkey6SWPBGNDkey1SWPBkey2SWPBkey3SWPBkey4SWPB 圖 獨立 按鍵電路 設(shè)計 中 一共設(shè)計了 7 個獨立按鍵，其中 一個為單片機復(fù)位電路按鍵。 Key5key6 兩個按鍵分別連接到 AT89S51 的 口， key5 為正向減速轉(zhuǎn)動，因為步進電機前進時考慮到不需要太高的速度故設(shè)置此鍵， key6 為加速復(fù)位按鍵，考慮到復(fù)位時可以有較高的速度故可以加 速復(fù)位。在處理按鍵程序前就先去抖動，防止因按鍵時產(chǎn)生的機械抖動而錯誤的重復(fù)執(zhí)行相應(yīng)程序。這些在軟件編設(shè)計部分都會有說明。各個模塊中 對 所 使用到的芯片進行了詳細的介紹，然后結(jié)合芯片資料完成了對應(yīng)模塊的硬件設(shè)計。 基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 23 第四 章 軟件設(shè)計 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為主程序 、系統(tǒng)初始化子程序 、按鍵響應(yīng)子程序 、LCD1602 顯示子程序四個部分。程序流程圖的設(shè)計遵循自頂向下的原則，在流程圖中把設(shè)計者的控制過程梳理清楚。 開始系統(tǒng)初始化子程序是否設(shè)置行程值是否正向啟動相應(yīng)運行狀態(tài)是否有鍵按下相應(yīng)按鍵子程序相應(yīng)顯示子程序返回NNNYYY 圖 系統(tǒng) 主程序流程圖 基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 24 主程序為整個系統(tǒng)程序的開始， 當給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復(fù)位電路對系統(tǒng)進行上電復(fù)位系統(tǒng)經(jīng)過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢 等待相應(yīng)的操作，當有按鍵按下的時候程序便調(diào)用并執(zhí)行相應(yīng)的子程序 執(zhí)行 。下面對系統(tǒng)主程序進行簡單介紹。 init_lcd()。 num1 16。 delay(100)。 //顯示啟動界面 for(num2 = 0。 num2++) { write_data(table2[num2])。 //延時 } init_time0()。 //按鍵掃描程序 delay(5)。然后等待正向啟動鍵按下，當啟動鍵按 下 后則執(zhí)行正向啟動，步進電機則正向轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)啟動初始化程序后 LCD1602 顯示啟動界面， 系統(tǒng) 啟動 顯示界面如圖 所示。 相應(yīng)按鍵按下后 zt 會顯示當前的狀態(tài)。其中比較主要的是對定時器的設(shè)定，在設(shè)計中需要實時的顯示出當前的行程值，這就需要設(shè)定定時器的中斷時間，每次中斷時間溢出后將當前已經(jīng)走的行程值通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。單片機外部晶振使用的是 12MZH，單片機 一個機器周期為 12 個晶振周期， 時鐘周期 T=1/12us， 所以 定時器溢出一次的時間為 10us本次設(shè)計中采用每隔 1s（ 即使定時器溢出 100 次 ） 取當前 步進電機 行程值進行顯示 。系統(tǒng)初始化流程圖如圖 所示。 void init_lcd() { write_(0x38)。 //顯示關(guān)閉 write_(0x01)。 //顯示光標移動設(shè)置（讀寫一個字符后地址指針加一） write_(0x0c)。 //定義定時器 0 的工作方式，為方式 1 TH0=(6553610000)/256。 //計數(shù) 10000 次溢出 ,溢出一次的時間為 10us EA=1。 //打開定時器 0 中斷 TR0=1。所以在編程的時候判斷按鍵按下是低電平有效。 程序入口判斷按鍵是否按下去抖動再次判斷是否按下執(zhí)行相應(yīng)動作返回 圖 按鍵 子程序流程圖 基于 AT89S51 單片機的單軸步進電機控制器設(shè)計 28 根據(jù)子程序流程圖編寫出子程序，當有按鍵按下時，按鍵子程序響應(yīng)，在程序中用到延時消抖判斷按鍵是否按下。下面 對按鍵子程序進行簡單說明。 if(key2 == 0) //正向啟動鍵按下 { delay(5)。 //松手檢測 delay(5)。 //松手檢測 step_go()。 //延時消抖 while(!key3)。 //延時消抖 wh