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基于A3967SLB的步進電機細分驅動系統(tǒng)設計
趙運福 劉慶想等
步進電機精度高，慣性小，在不失步的情況下沒有步距誤差積累，特別適用于數字控制的定位系統(tǒng)。傳統(tǒng)的細分驅動電路由細分環(huán)行分配器、放大器和合成器等部分組成。這種電路應用復雜，靈活性差。本文利用A3967SLB作為步進電機微控芯片，簡化了步進電機的控制實現。由于單片機資源沒有PC豐富，人機界面也沒有PC友好，因此，本文采用了主從式結構，即PC用于管理，單片機用于執(zhí)行。
由A3967SLB構成步進電機的驅動部分
A3967SLB 是美國Allegro公司生產的PWM恒流控制微步距驅動二相步進電機專用驅動器。它的工作電壓可達30V，驅動電流達750mA，一個A3967SLB 即可驅動一臺二相步進電機，可實現8細分驅動。芯片內部的PWM電流控制電路可通過加在PFD的電壓設置為慢、快、混合三種電流衰減模式，如果PFD端的電壓高于0.6Vdd，則選擇慢衰減方式。若低于0.21Vdd，則選擇快衰減模式。處于兩者之間為混合衰減模式。另外，A3967SLB還能提供完善的保護措施，包括抑制瞬態(tài)電壓，過熱保護、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。
A3967SLB和微處理器之間不需要附加其他的接口電路，該芯片采用Easy Stepper接口，將8條控制線減少了2條（步長和方向），只要簡單地輸入控制步進電機的脈沖，其內嵌的轉換器就可以實現對步進電機的控制。 A3967SLB還需要一些電阻、電容來調整其工作參數，整個驅動電路非常簡單。
如圖1所示，MS1和MS2是步進電機細分分辨率選擇的邏輯輸入口；DIR是電機運轉方向的選擇口；RESET用于重置芯片初始值，屏蔽所有外部輸出；STEP為脈沖輸入端口；OUT1A、OUT1B、 OUT2A、OUT2B為H橋的兩對輸出端口；ENABLE為使能端；SLEEP為睡眠模式；SENSE1、SENSE2為H橋的電流檢測電阻；REF為參考電壓；GND為邏輯地和電源地；RC1、RC2為H橋固定截止時間模擬輸入。最大限流Imax是由取樣電阻Rs和取樣比較器的輸入參考電壓Vref決定的：
Imax＝Vref/8Rs
AT89C52具有8KB Flash，256B內部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/記數器，一個6向量兩級中斷系統(tǒng)，一個全雙工串行通信接口，同時片內還有振蕩器和時鐘電路。使用很方便。在這個系統(tǒng)中，單片機主要用來產生控制脈沖并與上位機進行串行通信。
通信電路
在最簡單的RS－232直接傳送通信系統(tǒng)中，只要發(fā)送和接受雙方同時準備好，僅用信號發(fā)送端（TXD）、信號接收端（RXD）和信號地（GND）3 根信號線就可以進行通信；若以應答方式進行數據通信，可使用請求發(fā)送（RTS）、清除發(fā)送（CTS）或數據終端準備（DTR）、數據裝置準備（DSR）4 個信號進行硬件握手。在AT89C52單片機系統(tǒng)中，分別從P3.0和P3.1引出串口線RXD和TXD，通過專用的電平轉換芯片轉換成RS－232接口標準的電平，這樣，二者之間就可以通過RS－232接口進行數字信號的傳送。單片機可以通過直接傳送或應答握手的方式與主機進行數據通信，但由于握手方式占用其它端口，而單片機的端口數量有限，所以，計算機與單片機的通信常采用直接傳送的方式。通信電路如圖2所示。
軟件設計
軟件部分的設計主要包括下位機按MCU的接收程序、脈沖控制程序以及上位機的串口發(fā)送程序。上位機與下位機之間進行數據通信。上位機的程序主要通過Windows可視化編程VC＋＋實現。
下位機程序主要負責接受PC發(fā)來的數據，按照要求產生控制脈沖，具體流程為：首先對要使用的串口進行初始化，然后P2輸出口清零，接著進入住程序的死循環(huán)，等待中斷觸發(fā)。接收一個字節(jié)的數據，RI＝1，接著將RI清零。當單片機接收完數據后，標志位置1。將緩存中的數據存入控制的變量中，以便控制時使用（具體操作時先法數據幀再發(fā)啟動幀）。軟件控制流程如圖3所示。
結語
結合以上介紹的基于A3967SLB的步進電機控制系統(tǒng)，在VC＋＋環(huán)境下，利用MSComm控件實現了PC與單片機之間的串行通信。實驗結果表明，用這種方式實現上位機對基于A3967SLB的步進電機的控制系統(tǒng)進行精確的驅動可行有效。
本系統(tǒng)中，利用PC的豐富軟硬件資源和強大的系統(tǒng)功能，可進行一些數據處理、顯示等工作；而從控制器AT89C52則用于實時控制。另外，該系統(tǒng)為開放式結構，便于系統(tǒng)升級。
來源:零八我的愛
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