本文主要研究基于8051 單片機的步進電機的驅(qū)動器,驅(qū)動采用H - 橋驅(qū)動電路,使步進電機可在智能化程序控制下完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加減速及細分等各種操作。文中所設(shè)計的H - 橋驅(qū)動電路可使步進電機具有更高的性能,同時把數(shù)字電路與驅(qū)動電路隔離開,避免了步進電機運行時所產(chǎn)生的沖擊電壓和電流干擾單片機。

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 步進電機的單片機控制系統(tǒng)硬件原理圖如圖1所示圖1 　步進電機的單片機控制系統(tǒng)硬件原理圖 系統(tǒng)中采用并行控制,用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)動線路。鍵盤作為一個外部中斷源,設(shè)置了步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能,采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序,完成對步進電機的最佳控制,顯示器及時顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。由于篇幅有限,在此僅給出H - 橋驅(qū)動電路和DPA 轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計。(1) H - 橋驅(qū)動電路的設(shè)計 H - 橋驅(qū)動電路如圖2 所示。其主電路的功率三級管使用4 個VMOS - FET 分為Q1 和Q4 及Q2和Q3 兩組。其中,Q1 和Q3 為低電平導(dǎo)通高電平關(guān)斷;Q2 和Q4 為高電平導(dǎo)通, 低電平關(guān)斷。采用LM339 比較器作為電流檢測元件,改變其輸入?yún)⒖茧妷?即可改變流過電機繞組的最大電流。比較器用一個DPA 轉(zhuǎn)換器來控制其參考電壓,使其為一階梯變化的電壓值,可以實現(xiàn)對步進電機的細分控制。圖2 　H - 橋驅(qū)動電路 采用耦合變壓器驅(qū)動VMOS 功率管Q1 和Q3 ,使其不存在靜態(tài)導(dǎo)通條件。同時用7406 反向器和74LS00 組成邏輯電路提供VMOS 功率管柵極電壓,其輸出電壓為10～15 V ,可以保證VMOS 功率管可靠截止和導(dǎo)通。 當電機某相繞組通電時,輸入控制脈沖使Q1和Q4 導(dǎo)通,Q2 和Q3 截止,電流從電源經(jīng)Q1 和Q4 ,右側(cè)比較器以及電機繞組通過,當繞組電流達到額定值時,右側(cè)比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)控制Q1 關(guān)斷,而電流一下降,Q1 再次接通。這種斷續(xù)作用使相電流維持一個平均值。當電機繞組斷開時,Q1 和Q4 截止,Q2和Q3 接通,電流迅速從Q2 ,Q3 和左側(cè)比較器自行調(diào)整關(guān)閉功率管Q3 ,使電機繞組與高壓電源斷開,避免了繞組在電流衰減到零時再接著反向充電。

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