基于A3967SLB的步进电机细分驱动系统设计

作者：赵运福 刘庆想    来源：电子设计应用

欢迎访问e展厅 展厅 4 伺服与运动控制展厅 电机驱动器, 伺服电机, 伺服控制系统, 数控系统, ... 步进电机精度高，惯性小，在不失步的情况下没有步距误差积累，特别适用于数字控制的定位系统。传统的细分驱动电路由细分环行分配器、放大器和合成器等部分组成。这种电路应用复杂，灵活性差。本文利用A3967SLB作为步进电机微控芯片，简化了步进电机的控制实现。由于单片机资源没有PC丰富，人机界面也没有PC友好，因此，本文采用了主从式结构，即PC用于管理，单片机用于执行。 由A3967SLB构成步进电机的驱动部分 A3967SLB是美国Allegro公司生产的PWM恒流控制微步距驱动二相步进电机专用驱动器。它的工作电压可达30V，驱动电流达750mA，一个A3967SLB即可驱动一台二相步进电机，可实现8细分驱动。芯片内部的PWM电流控制电路可通过加在PFD的电压设置为慢、快、混合三种电流衰减模式，如果PFD端的电压高于0.6Vdd，则选择慢衰减方式。若低于0.21Vdd，则选择快衰减模式。处于两者之间为混合衰减模式。另外，A3967SLB还能提供完善的保护措施，包括抑制瞬态电压，过热保护、防止电流直通、欠电压自锁等功能。 A3967SLB和微处理器之间不需要附加其他的接口电路，该芯片采用Easy Stepper接口，将8条控制线减少了2条（步长和方向），只要简单地输入控制步进电机的脉冲，其内嵌的转换器就可以实现对步进电机的控制。A3967SLB还需要一些电阻、电容来调整其工作参数，整个驱动电路非常简单。 如图1所示，MS1和MS2是步进电机细分分辨率选择的逻辑输入口；DIR是电机运转方向的选择口；RESET用于重置芯片初始值，屏蔽所有外部输出；STEP为脉冲输入端口；OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B为H桥的两对输出端口；ENABLE为使能端；SLEEP为睡眠模式；SENSE1、SENSE2为H桥的电流检测电阻；REF为参考电压；GND为逻辑地和电源地；RC1、RC2为H桥固定截止时间模拟输入。最大限流Imax是由取样电阻Rs和取样比较器的输入参考电压Vref决定的： Imax＝Vref/8Rs AT89C52具有8KB Flash，256B内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/记数器，一个6向量两级中断系统，一个全双工串行通信接口，同时片内还有振荡器和时钟电路。使用很方便。在这个系统中，单片机主要用来产生控制脉冲并与上位机进行串行通信。 通信电路 在最简单的RS－232直接传送通信系统中，只要发送和接受双方同时准备好，仅用信号发送端（TXD）、信号接收端（RXD）和信号地（GND）3根信号线就可以进行通信；若以应答方式进行数据通信，可使用请求发送（RTS）、清除发送（CTS）或数据终端准备（DTR）、数据装置准备（DSR）4个信号进行硬件握手。在AT89C52单片机系统中，分别从P3.0和P3.1引出串口线RXD和TXD，通过专用的电平转换芯片转换成RS－232接口标准的电平，这样，二者之间就可以通过RS－232接口进行数字信号的传送。单片机可以通过直接传送或应答握手的方式与主机进行数据通信，但由于握手方式占用其它端口，而单片机的端口数量有限，所以，计算机与单片机的通信常采用直接传送的方式。通信电路如图2所示。 软件设计 软件部分的设计主要包括下位机按MCU的接收程序、脉冲控制程序以及上位机的串口发送程序。上位机与下位机之间进行数据通信。上位机的程序主要通过Windows可视化编程VC＋＋实现。 下位机程序主要负责接受PC发来的数据，按照要求产生控制脉冲，具体流程为：首先对要使用的串口进行初始化，然后P2输出口清零，接着进入住程序的死循环，等待中断触发。接收一个字节的数据，RI＝1，接着将RI清零。当单片机接收完数据后，标志位置1。将缓存中的数据存入控制的变量中，以便控制时使用（具体操作时先法数据帧再发启动帧）。软件控制流程如图3所示。 结语 结合以上介绍的基于A3967SLB的步进电机控制系统，在VC＋＋环境下，利用MSComm控件实现了PC与单片机之间的串行通信。实验结果表明，用这种方式实现上位机对基于A3967SLB的步进电机的控制系统进行精确的驱动可行有效。 本系统中，利用PC的丰富软硬件资源和强大的系统功能，可进行一些数据处理、显示等工作；而从控制器AT89C52则用于实时控制。另外，该系统为开放式结构，便于系统升级。(end)

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