摘   要  設計了一種用于經濟翌-數控的通用型步進電動機微步驅動系統，該系統由一片8031單片機作為cpu，可以用于額定電流3a以下的三相、四相、五相反應式步進電動機的微步驅動。由于其靈活的軟硬件設計，系統可以方便地用于脈沖驅動、rs232接口、ctd總線接口等場合。文中著重介紹了系統的軟硬件設計。

    敘  詞  步進電動機微步驅動通用軟硬件設計

    步進電機是一種能將電脈沖信號轉換成角位移和線位移的執行元件，由于其具有步距準確、可開環控制、便于數字控制等優點，廣泛用在各種執行機構上，也是經濟型數控機床中最常采用的執行元件之一[1]。步進電機的性能與其驅動電路密切相關，為了提高步進電機的步進分辨率，微步驅動是十分有效的措施[z]。另外，采用步進電機微步驅動，可以用機械直拖，省去了中間傳動環節，不僅使進給精度得到保證，也使得進給系統的頻率響應大大提高。隨著數控技術的發展，微步驅動技術不斷得到完善，出現了多種驅動器。但是，目前國內的微步驅動器往往是針對某一種類步進電機獨立設計的，通用性較差，國外的通用驅動器價格又比較昂貴，而且對外接口單一，通常只有rs232接口[3]。因此，研制一種通用的驅動系統很有必要。這種驅動器應具有以下幾個特征：驅動電路性能良好，功耗低、效率高、體積小；通用性好，驅動器應具有一定的智能控制功能，不需硬件改劫就能驅動多種步進電機；接口多，除了能接收脈沖信號外，還應有rs232等多種接口，以便和其它系統通訊，使其不但是一個獨立的驅動器，而且是一個智能驅動模塊。

    本文利用脈寬調制電流控制技術和單片機技術設計了通用驅動器，滿足了上述要求。文中對驅動器的軟硬件設計作了詳細介紹。

   整個硬件結構如圖1所示，它包括控制通用型步進電動機微步驅動系統電路、驅動電路和接口電路三個部分，設計電路時，嚴格按照std模板尺寸設計。

 

    控制電路主要由單片機最小系統、譯碼器、微動開關、dla轉換和環分電路組成。微動開關與單片機8031的pl口相連，用于不同場合的步進電機相數設置、細分數設置以及不同連接接口的設置。8031單片機系統是控制電路的核心，用于不同需要的軟件以子程序或中斷服務程序存儲于程序存儲器中。執行步進命令時，單片機把電機電流對應的數字量輸入到d/a轉換器的數據端口，d/a轉換器的模擬輸出量經環分電路輸送給驅動電路。dla轉換器可根據轉換精度的需要選擇8位的dac0832或12位的dac12 30，只要改變相應的軟件即可。

    驅動電路采用脈寬調制技術實現微步驅動中各相平均電流的控制，脈寬調制由專用集成芯片tl494完成，簡化了電路的設計，而且電路的可靠性和抗干擾能力都大大提高。脈寬調制后的電流控制信號變成不同脈沖寬度同頻率的一系列脈沖串，這些脈沖串與功放電路的輸入相連，控制功放管的導通和關斷。在控制不同相屯流時，功放管始終工作于開關狀態，發熱少，省去了散熱裝置，減小了驅動電路的體積，這是功放管工作于放大狀態時所不能做到的。最末一級功放管采用vmos管，它是一種電壓型驅動元件，對驅動電流的要求很低，但是考慮到其柵源間的電容，在它的輸入級前又增加了一級推挽驅動，使驅動脈沖的上升沿和下降沿都很陡，功放管的導通和關斷過渡時間更短，進一步降低了功率損耗。對于不同額定電流的步進電機，反饋信號的放大倍數可以調整，實踐表明，所設計的驅動電路對于額定電流小于3a以下的反應式步進電機都是適用的。

    接口電路的多樣性使系統的適應性更強。在系統設計中，除了用單片機的p3,3、p3.4作為系統的脈沖驅動接口外，還應用1488、1489擴展了rs232接口，應用兩片數據鎖存器擴展了std總線接口，這主要是出于系統用在多軸聯動控制時的考慮。另外，硬件中還用555設計了脈沖發生器，使系統可以獨立地用