A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3π,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3π改变为1/6π。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3π变为1/12π，1/24π，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。
2.3.3 工作方式（三相）
1. 单三拍：通电顺序为 A?B?C ； 2. 双三拍：通电顺序为 AB?BC?CA ；
3. 三相六拍：通电顺序为 A?AB?B?BC?C?CA 这三种工作方式的区别，如下表所示表2-1。
表2-1 反应式步进电机三种工作方式的性能比较
工作方式 步进周期 每相通电时间 走齿周期 相电流 高频性能 转矩 电磁阻尼 振荡 功耗 单三拍 T T 3T 小 差 小 小 容易 小 双三拍 T 2T 3T 较大 较好 中 较大 较容易 大 六拍 T 3T 6T 最大 较好 大 较大 不容易 中 由表2-1可以看出这三种工作方式中，六拍的性能最好，单三拍的性能最差，因此，在步进电机的控制应用中，选择合适的工作方式非常重要，本文主要研究的是三相六拍工作方式。
2.4 步进电机的常用术语
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1. 齿距角：相邻两齿中心线间的夹角，通常定子和转子具有相同的齿距角。 θz=2π/Z (Z 是转子的齿数)
2. 步距角：指每给一个电脉冲信号电动机转子所应转过的角度的理论值。 θb=θz/N = 2π/NZ (N是工作拍数，Z是转子的齿数) 3. 步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。
4. 失调角：指转子偏离零位的角度。转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。
5. 零位或初始稳定平衡位置：指不改变绕组通电状态，转子在理想空载状态下的平衡位置。
6. 最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。
7. 最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。
8. 响应频率：在某一频率范围内步进电机可以任意运行而不会丢失一步，则这一最大频率称为响应频率。
9. 运行频率：指拖动一定负载使频率连续上升时，步进电机能不失步运行的极限频率。
10. 单步响应：指步进电机在带电不动的情况下，改变一次脉冲电压，转子由起动到停止的运动轨迹。
3、步进电机的单片机控制
3.1 步进电机控制系统组成
图3-1 用微型机控制步进电机原理系统图
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与传统步进控制器图3-1相比较有以下优点：
1. 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现方向控制。
2. 只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度。
3. 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进电机的最终位置。
3.2 步进电机控制系统原理
3.2.1 脉冲序列的生成如图3-2。
图3-2 脉冲的生成
脉冲幅值：由数字元件电平决定。
TTL 0 ～ 5V CMOS 0 ～ 10V
接通和断开时间可用延时的办法控制。要求：确保步进到位。 3.2.2 方向控制
步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。 三相六拍，通电顺序为: 正转: A?AB?B?BC?C?CA 反转: A?AC?C?CB?B?BA 改变通电顺序可以改变步进电机的转向
3.3 脉冲分配
实现脉冲分配（也就是通电换相控制）的方法有两种：软件法和硬件法 3.3.1 通过软件实现脉冲分配
软件法是完全用软件的方式，按照给定的通电换相顺序，通过单片机的IO向驱动电路发出控制脉冲，下面以三相六拍为例上面提到了三相六拍工作方式通电换相得正序为
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A-AB-B-BC-C-CA-A,，反序为A-AC-C-CB-B-BA-A
图3-3 用软件实现脉冲分配的接口示意图
注：P1.0：A相驱动 P1.1：B相驱动 P1.2：C相驱动
三相六拍控制字如下表3-1所示：
表3-1 三相六拍工作方式的控制字
通电状态 A AB B BC C CA P1.2 0 0 0 1 1 1 P1.1 0 1 1 1 0 0 P1.0 1 1 0 0 0 1 控制字 01H 03H 02H 06H 04H 05H 注：0代表使绕组断电，1代表使绕组通电
在程序中，只要依次将这10个控制字送到P1口，步进电机就会转动一个齿距角，每送一个控制字，就完成一拍，步进电机转过一个步距角。
软件法在电动机运行过程中，要不停地产生控制脉冲，占用了大量的CPU时间，可能使单片机无法同时进行其他工作（如监测等），所以，人们更喜欢用硬件法。
3.3.2 通过硬件实现脉冲分配
所谓硬件法实际上就是使用脉冲分配器8713，来进行通电换相控制。
8713是属于单极性控制，用于控制三相和四相步进电机，我们选择的是三相六拍工作方式。8713可以选择单时钟输入或双时钟输入，具有正反转控制、初始化复位、工作方式和输入脉冲状态监视等功能，所有输入端内部都设有斯密特整形电路，提高抗干扰能力，使用4~18V直流电源，输出电流为20mA。本例选用单时钟输入方式，8713的3脚为步进脉冲输入端，4脚为转向控制端，这两个引脚的输入均由单片机提供和控制，选用对三相步进电机进行六拍方式控制，所以5、6脚接高电平，7脚接地。
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如下图3-4所示：
图3-4 89C51单片机系列和8713脉冲分配器的接口图
由于采用了脉冲分配器，单片机只需提供步进脉冲，进行速度控制和转向控制，脉冲分配的工作交给8713来自动完成，因此，CPU的负担减轻许多。
3.4 步进电机与微型机的接口电路
由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。
总之，只要按一定的顺序改变8713脉冲分配器的 13脚～15脚 三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。由于步进电机运行时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器（一是抗干扰，二是电隔离。）以防强功率的干扰信号反串进主控系统。
电路图如图3-5所示：
C230pFC330pFX1U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617343332313029282753698356U2D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1RESETCSPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC78255APACKAGE=DIL40PORTDHL=20n432140393837181920212223242514151617131211101234567U31B2B3B4B5B6B7BCOM1C2C3C4C5C6C7C916151413121110CRYSTAL18XTAL2+88.8C1910uFRSTULN2003AR110k293031PSENALEEAR2SW10k12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.780C51断开---正转闭合---反转 图3-5 单片机与步进电机的接口电路图
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