1步進電機
步進電動機是純粹的數字控制電動機，它將電脈衝訊號轉變成角位移，即給乙個脈衝，步進電機就轉乙個角度，因此非常適合微控制器
控制。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝訊號的頻率和脈衝數，而不受負載變化的影響，電機則轉過乙個步距
角，同時步進電機只有週期性的誤差而無累積誤差，精度高。
步進電動機有如下特點：
①步進電動機的角位移與輸入脈衝數嚴格成正比。因此，當它轉一圈後，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。
②由步進電動機與驅動電路組成的開環數控系統，既簡單、廉價，叉非常可靠。同時，它也可以與角度反饋環節組成高效能的閉環數控
系統。③步進電動機的動態響應快，易於啟停、正反轉及變速。
④速度可在相當寬的範圍內平穩調整，低速下仍能獲得較大轉矩，因此一般可以不用減速器而直接驅動負載。
⑤步進電機只能通過脈衝電源供電才能執行，不能直接使用交流電源和直流電源。
⑥步進電機存在振盪和失步現象，必須對控制系統和機械負載採取相應措施。
步進電機具有控制和機械結構簡單的優點。圖1是四相六線制步進電機原理圖，這類步進電機既可作為四相電機使用，也可做為兩相
電機使用，使用靈活，因此應用廣泛。
步進電機有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進角1．8°四相混合式步進電機為例，在整步方式下，步進電機每接收乙個脈衝，
旋轉1．8°，旋轉一周，則需要2oo個脈衝。在半步方式下，步進電機每接收乙個脈衝，旋轉0．9°，旋轉一周，則需要4oo個脈衝。
控制步進電機旋轉必須按一定時序對步進電機引線輸入脈衝。以上述四相六線製電進電機為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制
時序如表1和表2所列。
步進電機在低頻工作時．會有振動大、雜訊大的缺點。如果使用細分方式，就能很好的解決這個問題。步進電機的細分控制，從本質
上講是通過對步進電機勵磁繞組中電流的控制，使步進電機內部的合成磁場為均勻的圓形旋轉磁場，從而實現步進電機步距角的細分。
一般情況下，合成磁場向量的幅值決定了步進電機旋轉力矩的大小，相鄰兩合成磁場向量之間的夾角大小決定了步距角的大小。步進電
機半步工作方式就蘊涵了細分的工作原理。
實現細分方式有多種方法，最常用的是脈寬調變式斬波驅動方式，大多數專用的步進電機驅動晶元都採用這種驅動方式，ta8435
就是其中一種晶元。
2基於ta8435h晶元的步進電機細分方式
2．1ta8435晶元特點
ta8435是東芝公司生產的單片正弦細分二相步進電機驅動專用晶元，該晶元具有以下特點：
①工作電壓範圍寬(10～40 v)；
②輸出電流可達1．5 a(平均)和2．5 a(峰值))；
③具有整步、半步、1／4細分、1／8細分執行方式可供選擇；
④採用脈寬調變式斬波驅動方式；
⑤具有正／反轉控制功能；
⑥帶有復位和使能引腳；
⑦可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入。
從圖2中可以看出，ta8435主要由1個解碼器、2個橋式驅動電路、2個輸出電流控制電路、2個最大電流限制電路、1個斬波器等功
能模組組成。
2.2 ta8435細分工作原理
在圖3中，第乙個ck時鐘週期時，解碼器開啟橋式驅動電路，電流從vma流經電機的線圈後經rnfa後與地構成迴路，由於線圈
電感的作用，電流是逐漸增大的，所以rnfb上的電壓也隨之上公升。當rnfb上的電壓大於比較器正端的電壓時，比較器使橋式驅動電
路關閉，電機線圈上的電流開始衰減，rnfb上的電壓也相應減小；當電壓值小於比較器正向電壓時，橋式驅動電路又重新導通，如此
迴圈，電流不斷的上公升和下降形成鋸齒波，其波形如圖3中ia波形的第1段。另外由於斬波器頻率很高，一般在幾十khz，其頻率大小
與所選用電容有關。在osc作用下．電流鋸齒波紋是非常小的，可以近似認為輸出電流是直流。在第2個時鐘週期開始時，輸出電流控
制電路輸出電壓ua達到第2階段，比較器正向電壓也相應為第2階段的電壓，因此，流經步進電機線圈的電流從第l階段也公升至第二階
段2。電流波形如圖ia第2部分。第3時鐘週期，第4時鐘週期ta8435的工作原理與第1、2是一樣的，只是又公升高比較器正向電壓而
已，輸出電流波形如圖ia中第3、4部分。如此最終形成階梯電流，加**圈b上的電流，如圖3中ib。在ck乙個時鐘週期內，流經
線圈a和線圈b的電流共同作用下，步進電機運轉乙個細分步。
2．3步進電機的應用
圖4是微控制器與ta8435相連控制步進電機的原理圖。引腳m1和m2決定電機的轉動方式：mi=0、m2=o，電機按整步方式運轉；
ml=1、m2=0，電機按半步方式運轉；m1=o、m2=1，電機按1／4細分方式運轉；ml=1、m2=1，電機按l／8步細分方式運轉。cw／
cww控制電機轉動方向，ckl、ck2時鐘輸入的最大頻率不能超過5 khz。控制時鐘的頻率，即可控制電機轉動速率。refin為高電平
時，nfa和nfb的輸出電壓為0．8 v，refin為低電平時，nfa和nfb輸出電壓為0．5 v，這2個引腳控制步進電機輸入電流，電
流大小與nf端外接電阻關係式為：，io=vref／rnf。圖4中，設refin=l，選用步進電機額定電流為0．4 a，rl、r2選用1．6 ω、2w
的大功率電阻，o、c兩線不接。步進電機按二相雙極性使用，四相按二相使用時可以提高步進電機的輸出轉矩。d1～d4快恢復二極體
用來洩放繞組電流。
以下是利用ta8435控制步進電機的程式，實現採用l／8細分方式控制步進電機順時針方向轉動的功能。利用定時器1向ta8435輸
出脈衝，用來控制步進電機轉速。
#include<8051．h>
#define refin p1_5；
#define m2 pl_4}
#define-m1 pl_3；
#definecw pl_2；
#define clk2 pl_1；
#deflne clkl p1_o;
void c10cklrqhandler(void)interrtldt 3
／／定時器1中斷程式
3結論本文介紹了步進電機的特點和ta8435晶元工作原理。使用細分方式可以提高步進電機的控制精度，降低步進電機的振動和雜訊。因
此，在低頻工作時，可以選用1／4細分或1／8細分模式，以降低系統的振動和雜訊。當系統需要在高速工作時，細分模式就有可能達
不到要求的速度，這時可以選用整步或半步方式。在速度較高時，在整步或半步工作模式下，步進電機執行穩定，振動小，雜訊也小。
ta8435在細分、半步、整步幾種工作模式之間的切換是相當容易的。使用ta8435控制步進電機具有**低、控制簡單、工作可靠的特
點，所以具有很高的推廣價值和廣闊的應用前景。
微控制器 步進電機調速課程設計報告
目錄第一章概述2 1.1 微控制器簡介2 1.2步進電機簡介2 第二章設計目的與要求3 2.1設計目的3 2.2設計要求3 第三章硬體電路設計4 3.1程式流程圖4 3.2硬體電路圖5 3.3系統工作原理6 3.4功能說明6 第四章軟體設計7 4.1 c語言程式7 4.2組合語言程式12 第五章總結...
微控制器控制步進電機驅動器工作原理
步進電機在控制系統中具有廣泛的應用。它可以把脈衝訊號轉換成角位移，並且可用作電磁制動輪 電磁差分器 或角位移發生器等。有時從一些舊裝置上拆下的步進電機 這種電機一般沒有損壞 要改作它用，一般需自己設計驅動器。本文介紹的就是為從一日本產舊式印表機上拆下的步進電機而設計的驅動器。本文先介紹該步進電機的工...
微控制器控制步進電機驅動器工作原理
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