来连接电流检测电阻。
由L297, L298组成的步进电机驱动应用电
路如图5所示。该电路为固定斩波频率恒流斩波 驱动方式，适用于二相双极性步进电机或四相单 极性步进电机，最高电压46 V,每相电流可达
2A。用2片L298和1片L297酉己合使用，可驱动 更大功率的二相步进电机。
方式。该模式下，禁止信号NH环口NH端汀出保持 高电平。如译码器工作在偶数状态下(2,4,G 8)，为单相励磁方式;当HA LF /FULI为高电平
时，译码器产生半步工作方式相序，也就是8步格 雷码时序。 A B CD !NH2
图5步进电机驱动器组成 图6双向励磁时相序波形
L297有3种工作方式:半步工作方式、双向 励磁工作方式和单项励磁工作方式。双向励磁工 作方式的相序波形如图6所示。
当L297的H A LF k'U Ll为低电平，如译码器 工作在奇数状态(1, 3. 5, 7)时，为双向励磁工作 1 3 LED运行状态显示
本系统中，用74LS164作为显示驱动，带锁
存，采用串行接法，可以节约I }O口资源，但要使 用S I};发送数据时容易控制。 +5 V
┌────────────┐┌────────────┐ │Ih日┌────┐││Ih日┌───┐│ │abc de│ g│││abc de│ g ││ │├────┤││├───┤│ ││││││││
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变化。如果励磁频率选择不当，电机不能达到新
的要求位置，那么实际的负载位置相对控制器所 期待位置会出现永久性误差，也就是会产生“失 步”和“过冲”现象。可以采用位置反馈或位置反 馈确定与转子位置相适应获得正确相位转换从 而大大改善步进电机的性能，这样就可以进行更 加精确的位置控制和获得高速、平稳的速度了。 【参考文献】
图7 LED串行接法 2结语I =}I
步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控I 41 制方便等优点。在此方案中，负载位置对控制电 路无反馈，因此步进电机必须正确响应每次励磁 徐益民步进电机的单片机控制系统的设计}DI 哈尔滨:黑龙江科技学院2 oos.
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陈维山，赵杰机电系统计算机控制IM]哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，199 9 收稿日期:2005 0306 12
点，提出电流滞环方法，不仅能有效地抑制过大的 起动电流，而且对系统稳态运行中出现过电流也 适用。从仿真结果可以看出，电流滞环环节的设 定值太大或太小都不好，选择的原则是:既要获得 速度和转矩较好的快速性，又要确保逆变器功率 元件的安全运行。引入电流滞环环节在编写直接 转矩控制算法时也非常容易实现，因止匕它是有效 抑制电机过电流的方法之一。 【参考文献】
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(上接第45页)
从图7可以看出，大11、瓜越小，速度和转矩响应 波形变差，甚至不能正常起动电机。因此，需要选 择一个适当的大11、。，既不引起过流，又有较好的 }h};速性。
引入电流滞环环节，不仅在电机起动时有作 用，而且在系统稳态运行过程中出现故障引起过 电流时，电流滞环环节也有很好的抑制作用，可确 保逆变器功率器件的运行安全。如图s所示，在 电机稳态运行过程中负载转矩突加扰动，可以看 出，定子电流增大，由于电流滞环控制环节的作 田.可以僻} ;+} }n ;寸由流 50 40 官30 乙20 队10 0 一10 }}d{
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(a}稳态运行过程中负载(b}三相定子电流响应波形 图堆矩糟碧运行时负载转矩扰动定子电流响应波形 4结论
本文结合异步电机直接转矩控制自身的特
步进电机控制系统的设计及应用
Design and application of the stepper motor control system 高琴，刘淑聪，彭宏伟
GAO Qin, LIU Shu-cong, PENG Hong-wei
(防灾科技学院防灾仪器系，三河065201) 摘要:步进电机控制系统由AT89S52单片机控制，该系统可实现步进电机以五个速度档正转、反转、
加速、减速;实现1602液晶显示步进电机的正反转速度，以及给定转速。详细介绍了整个系
统的软硬件设计及部分电路图，系统通过对步进电机实现角位移控制，对地震旋转振动台的 模型进行了初步探究。
关键词:步进电机;单片机;控制系统;地震
中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:1009-0134(2012)01(上)-0150-03 Doi: 10.3969月.issn.1009-0134.2012.01(上).47 0引言
传统的步进电机控制方法是山触发器产生控 制脉冲来进行控制的，但此种控制方法工作方式 单一而且难于实现人机交往，当步进电机的参数 发生变化时，需要重新进行控制器的设计[fll。而 且山传统的触发器构成的控制系统具有控制电路 复杂、控制精度低、生产成本.佰等缺点。为了克 服传统控制器的缺点，满足工业生产新的控制要 求，在此需要采用一种以单片机为核心的新塑控 制器。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号 转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就 转动一个角度，其最大特点就是通过输入脉冲信 号来进行控制，电机总转动角度山输入脉冲数决 定，电机的转速山脉冲信号频率决定，因此适合 于单片机控制，单片机通过向步进电机驱动电路 发送控制信号就能实现对步进电机的控制[}z} 1系统硬件设计
控制系统的设计分为两大部分:硬件部分和
软件部分。硬件部分的设计包括脉冲发生模块、 电流放大模块、液晶显不模块和键盘输入模块四 个部分。软件部分的设计包括键盘扫描模块、脉 冲发出模块、液晶显不模块、延时模块和加减速 模块等。
本文使用的是两相混合式步进电机，塑号为
42H33H-1334A,最小电压为2.8V,最小电流为1.33A, 电阻为2.1 S2，电感为2.5H，静转矩2.2kg } cm}z} o 采用AT89S52单片机、1602液晶显T屏、 图1系统硬件设计框图
4X4矩阵键盘分别进行控制运算、显T.控制输 入。硬件部分设计框图如图1所不。 1.1脉冲发生模块
步进电机的驱动脉冲是山单片机产生的。在
这采用P1.7, P1.6, P1.3, P1.2分别对步进电机的 A,A', B,B’端口输入脉冲。脉冲的频率通过软件来 设定。
两相四线步进电机的工作方式有[[4] 1)两相四拍:A- B一A'-B'-A-...... ;
2)两相双四拍:AB-BA'-A'B'-B'A-AB-...... ; 3)两相八拍:A-AB-B-BA'-A'-A'B'-B'-
B'A-A-...... ;
本文采用两相八拍。其工作方式通电换相的
相序如卜3)所T，共8个状态。如果P1口输出的 控制信号中，用“0”和“1”分别代表绕组通电和 断电，则可用8个控制字来对1旋这8个状态。在程 序中，只要依次将这8个控制字送到P1口，每送 个控制字，就完成一拍，步进电机转过一个步距 角。程序可根据这个原理来设计。 1.2电流放大模块
本文采用的驱动芯片是L298N芯片。L298N是 高电压，大电流双全桥驱动芯片，L298N有单极性 和双极性两种工作方式，本方案选用单极性工作 方式，通过单片机控制L298N，使得从单片机发出 的驱动脉冲经过L298N电流放大，然后驱动步进电 机。在这使用P1.0, P1.1, P1.4, P1.5控制L298N 的使能端口，在单片机输出驱动脉冲前全部置为 高电平—使能。根据L298N的原理，将4路驱动 脉冲都分别通过两个端口输入，两个端口输出， 最后并联，以提n ;}步进电机的驱动电流。部分电 路如图2所不。
在本设计中，使用中断2进行最h本的定时一 l0us。使得脉冲频率方便改变。以下是选用中断 2、计时初始化和启动中断2的语句: TMOD=0x22; THO=246; TLO=246; EA=1; ETO=1; TRO=1;
2.2定时步进电机驱动脉冲程序
首先，将需要发出的脉冲以十六进制数塑式 存入数组。然后根据所设定的脉冲频率，逐个输 出数组内的数到P1口，即产生相应的脉冲。部分 程序如下: 定义数组:
unsigned char code Zes Rotation[8]={OxB3,OxBB, Ox3B,Ox7B,Ox73,Ox77,Ox37,OxB7 };
unsigned char code F一otation[8]={OxB3,OxB7, Ox37,Ox77,Ox73,Ox7B,Ox3B,OxBB}; 2.3液晶显示程序模块
本设计采用的是常用的1602液晶屏，所以有 较固定的程序模块。部分程序如下: 给液晶写指令声明:
void write_ com(uchar com)