基于TC1005的步进电动机细分驱动系统设计与实现
本科毕业论文__基于单片机的步进电机的细分控制器的设计 精品
基于单片机的步进电机的细分控制器的设计摘要步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件，具有易于开环控制、无积累误差等优点，在众多领域获得了广泛的应用。
步进电机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。
一般步进电机的运行噪声大，控制精度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的细分控制可以较大地改善步进电机的系统性能。
本课题在总结和归纳多种步进电机细分控制技术的基础上，设计完成了基于单片机的步进电机细分控制系统。
细分驱动技术是一种能有效改善步进电机低频特性和提高步进精度的驱动技术。
广泛应用于对工况要求较高的场合，尤其在一些要求高精度、低噪音、低振动的系统中，细分驱动成为步进电机驱动的首选驱动技术。
本文先介绍了三相步进电机的结构和工作原理，然后在对步进电机细分驱动技术和单片机研究的基础上，分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，该方案中电流细分技术基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪音大的缺点，减小发生共振的几率。
该方案能避免其它相绕组的感应电压和绕组电流的漂移带来的误差，提高了细分精度。
本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器Intel-8279等组成，单片机是控制系统的核心。
采用IR2130功率驱动芯片作为步进电机的功率驱动器件。
文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。
关键词单片机；步进电机；细分控制- I -Design of Stepper Motor Subdivision ControllerBased on MicrocontrollerAbstractStepper motor is a kind of electromechanical component that is driven in step angle or line displacement by electric pulse signal. Because of having the advantage of easy open-loop control and no accumulating error，stepper motor is being applied widely in many fields . As an integrated system including with both stepping motor and driver，its quality of operation is depended on the performance of motor，driver and controller .Generally，the noise of the stepping motor is great，and control precision is low，which can＇t meet request of the high running quality in many situations . So the performance is improved in stepping motor operation through realizing the subdivision operation of stepping motor. This topic in summarizes various stepping motor subdivision control technology, on the basis of these technology, completed the design of stepping motor subdivision system based on single-chip microcomputerThe stepper motor‟s micro-stepping driver is a kind of driving technology that can effectively improve the step precision and characteristic of low frequency. It is mostly used when the equipments require high-precision，low noise or low vibration system, and it is being a more and more popular driving technology.In this paper，the working principle and configuration of three-phase Stepper are introduced，then based on technologies such as stepper motor controller and microcontroller .we analysis the using of micro-stepping driving technology to improve operational performance . Current subdividing technology not only overcomes the disadvantages of motor‟s vibration and noise at low speeds but also reduces probability of resonance. It prevents the reactive voltage errors brought by other windings and the drift errors brought by current. It improves the precision of subdivision. In the thesis，we develop a single chip computer-based digital controlling system for a three-phase stepper motor that is mainly constructed from a AT89CS1 single chip computer and 8279IC which is used as the core of control parts and a three full-bridge driver IR2130. The power stage of this driver uses IGBT IR2130 that provides high reliability. Based on the approach，the system＇s whole architecture，the design of hardware and software are in traduced in detail. Keywords Single chip microcomputer；Stepper motor；Subdivide control- II -目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 步进电机概述 (1)1.3 步进电机驱动系统概述 (2)1.4 国内外研究状况及发展趋势 (3)1.5 论文研究内容 (4)第2章步进电机及其驱动系统 (5)2.1 步进电机及其工作原理 (5)2.1.1 步进电机的结构特点 (5)2.1.2 步进电机的基本工作原理 (5)2.1.3 绕组通电方式 (6)2.1.4 步距角的控制 (7)2.2 步进电机驱动系统 (7)2.2.1 步进电机驱动系统简介 (7)2.2.2 步进电机细分驱动原理及特点 (8)2.3 本章小结 (9)第3章控制芯片及相关器件简介 (10)3.1 单片机的介绍 (10)3.1.1 芯片的选择 (10)3.1.2 AT89C51单片机与管脚功能简介 (11)3.2 8位数模转换器DAC0832简介 (14)3.3 8279显示与键盘控制芯片简介 (15)3.3.1 8279显示键盘控制芯片的功能 (15)3.3.2 8279显示键盘控制芯片引脚定义 (15)3.4 IR2130驱动电路简介 (16)3.4.1 IR2130结构及功能 (16)3.4.2 IR2130的逆变器电路结构 (18)3.5 本章小结 (19)第4章系统构架与硬件电路的设计 (20)4.1 系统硬件结构 (20)4.2 系统硬件电路设计 (21)4.2.1 单片机控制电路 (21)4.2.2 电机驱动电路 (21)- III -4.2.4 开关电源电路 (22)4.2.5 显示和键处理电路 (23)4.3 本章小结 (24)第5章系统软件设计 (25)5.1 系统软件总体结构 (25)5.2 系统开发软硬件环境 (25)5.3 步进电机控制主程序设计 (26)5.4 步进电机细分驱动程序设计 (27)5.5 步进电机显示和键处理程序设计 (28)5.6 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A (34)附录B (42)附录C (48)- IV -第1章绪论1.1课题背景随着电力电子技术、微电子技术，控制技术的快速发展和EDA技术的日益成熟，特别是高性能可编程逻辑器件的出现，使得步进电机驱动系统集成化设计成为可能，并伴随着电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现引言步进电动机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。
它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。
但其步矩角较大，一般为1.53，往往满意不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
实现细分驱动是减小步矩角、提高步进辨别率、增加电动机运行平稳的一种行之有效的方法。
目前步进电动机细分驱动掌握，多采纳量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电动机上均不能得到满足的细分精度。
在合理选择电流波形的基础上，提出用at89c52单片机掌握实现的步进电动机斩波恒流细分驱动方案，其运行功率小，牢靠性高，通用性好，细分精度高，具有很强的有用性。
2 细分电流波形的选择及量化步进电动机的细分掌握，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中的电流掌握，使步进电动机内部的合成磁场为匀称的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。
一般状况下，合成磁场矢量的幅值打算了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小打算了步矩角的大小。
因此，想要实现对步进电机的恒力矩匀称细分掌握，必需合理掌握步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要匀称。
我们知道在空间彼此相差2/m的m 相绕组，分别通以相位上差2/m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。
这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，由于反应式步进电动机来说比较困难，由于反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的肯定值有关，而与电流的正反流向无关。
以比较经济合理的方式对步进电机实现步矩角的任意细分，绕组电流波形宣采纳如图1所示的形式<center style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 14px; line-height: 28px; font-family: simsun; orphans: 2; widows: 2;"</center 其中，为电动机转子偏离参考点的角度。
《2024年基于单片机的步进电机控制系统研究》范文
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各个领域的应用越来越广泛，如数控机床、自动化设备、机器人等。
为了实现对步进电机的精确控制，本文提出了一种基于单片机的步进电机控制系统。
该系统通过单片机进行控制，具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法及实验结果。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
其中，单片机作为控制核心，负责接收上位机指令，并输出控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器将电信号转换为步进电机能够识别的脉冲信号，从而实现电机的运动控制。
2. 软件设计本系统的软件设计主要包括单片机程序的编写及上位机界面的开发。
单片机程序负责接收上位机指令，解析指令并生成控制脉冲信号，实现对步进电机的控制。
上位机界面则用于实现人机交互，方便用户设置步进电机的运动参数。
三、实现方法1. 单片机选型及电路设计本系统选用一款性能稳定、价格适中的单片机作为控制核心。
根据单片机的引脚分布及功能需求，设计合理的电路布局，确保单片机能够正常工作。
2. 步进电机驱动器设计步进电机驱动器是连接单片机与步进电机的重要部件，其性能直接影响到步进电机的运动精度和稳定性。
本系统采用一款高性能的步进电机驱动器，通过脉冲信号控制电机的运动。
3. 软件编程及调试单片机程序的编写采用C语言，通过编写相应的函数和算法，实现对步进电机的精确控制。
在程序编写完成后，进行调试和优化，确保系统能够稳定、可靠地运行。
四、实验结果与分析1. 实验结果本系统经过多次实验验证，结果表明：基于单片机的步进电机控制系统具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
在各种工况下，系统均能实现步进电机的精确控制，满足实际需求。
2. 数据分析与处理通过对实验数据的收集与处理，我们可以得出以下结论：本系统的控制精度高，能够满足高精度运动控制的需求；操作简便，用户只需通过上位机界面设置运动参数即可；可靠性高，系统能够在各种工况下稳定、可靠地运行。
基于单片机的步进电机细分驱动系统设计
基于单片机的步进电机细分驱动系统设计作者：宋光彦来源：《科技资讯》 2012年第9期宋光彦武警工程大学研究生管理大队陕西西安 710086摘要：自二十世纪中叶，步进电机的应用己渗透到数字控制的各个领域。
它凭借自身性能优点，较早成为典型的机电一体化元件组件。
本文首先对步进电机进行了概述，然后给出了基于单片机的步进电机细分驱动的具体设计。
关键词：单片机；步进电机；控制系统中图分类号：TM3 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)03(C)-0000-000 引言步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、机器人、计算机外围设备、卫星天线定位系统等。
随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。
1 步进电机概述步进电机是一种将电脉冲转变为角位移（或线位移）的机电元件。
根据其内部构造可以分成三大类:反应式(VR型)、永磁式(PM型)和混合式(HB型)。
混合式步进电动机吸取了永磁式和反应式的优点，转子由磁化的磁铁制成，磁极做成复极的形式，分为两相和五相，两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度，它的精确度高、转矩大、步进角度小，在高分辨率的开环定位系统和低速开环调速系统中占有着不可替代的地位。
步进电机还具有以下优点：（1）动态响应快、易于启动与停止、具有锁定转矩；（2）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，步距值不受各种干扰因素的影响；（3）位移与输入脉冲信号相对应，步距误差不长期积累，有良好的跟随性；（4）可利用数字信号控制步进电机直接用于开环控制；（5）控制性能好，停止时有自锁能力。
基于以上优点，步进电机在工业领域得到广泛应用，具有较高的使用价值。
2 步进电机选型及保护电路设计在本系统设计中，步进电机采用两相混合式步进电机，驱动二维随动装置的水平、俯仰运动。
《2024年基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》范文
《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
步进电机控制系统是一种通过单片机控制步进电机运动速度和方向的装置，具有精度高、控制方便等优点。
本文将介绍基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现，包括系统设计、硬件设计、软件设计以及系统测试等方面。
二、系统设计步进电机控制系统主要由单片机、步进电机、驱动器等组成。
其中，单片机是控制系统的核心，负责控制步进电机的运动方向和速度。
系统的设计主要基于实际应用需求，根据需要确定系统功能，例如设置合适的运行模式和功能，以便更方便地操作和控制步进电机。
在系统设计中，需要注意几个关键问题：首先是确保控制精度，需要保证单片机的运算速度和准确性；其次是提高系统的可靠性，通过采用一些防护措施和稳定的技术来提高系统的稳定性和可靠性；最后是提高系统的灵活性，使系统能够适应不同的应用场景和需求。
三、硬件设计硬件设计是步进电机控制系统的关键环节之一。
在设计时，需要考虑单片机与步进电机之间的连接方式、电源电路、信号处理电路等。
其中，单片机与步进电机之间的连接方式需要选择合适的接口电路，以确保信号传输的稳定性和准确性。
此外，还需要考虑电源电路的设计，以确保系统能够正常工作并具有足够的稳定性。
在硬件设计中，还需要注意以下几点：首先是选择合适的元器件和材料，以确保硬件的质量和性能；其次是进行充分的测试和验证，以确保硬件的可靠性和稳定性；最后是考虑系统的可扩展性，为未来的升级和维护提供便利。
四、软件设计软件设计是步进电机控制系统的另一关键环节。
在软件设计中，需要根据系统需求和硬件配置编写相应的程序代码。
其中，程序代码需要具有高效性、稳定性和可读性等特点。
同时，还需要根据不同的应用场景和需求编写不同的控制算法和程序模块。
在软件设计中，需要注意以下几点：首先是确保程序的正确性和稳定性，通过进行充分的测试和验证来确保程序的可靠性和准确性；其次是优化程序的性能，以提高程序的运行速度和响应速度；最后是考虑程序的易用性和可维护性，以便于后续的升级和维护。
三相混合式步进电动机细分驱动系统的研究与实现
三相混合式步进电动机细分驱动系统的研究与实现下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《2024年基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》范文
《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言步进电机因其精准的控制能力和高效率的特性在各种机械设备中得到广泛应用。
而单片机作为现代电子技术的核心，具有低成本、高效率的特点。
本文旨在探讨基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现，以实现步进电机的精确控制与高效运行。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
其中，单片机作为核心控制器，负责接收上位机指令，解析并输出控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转化为步进电机可以识别的驱动信号，驱动步进电机运转。
（1）单片机选择本系统选用的是STC12C5A60S2型单片机，其具有高性能、低功耗的特点，适合于步进电机控制系统的设计。
（2）步进电机选择本系统选用的步进电机为两相混合式步进电机，具有运行平稳、噪音小等优点。
（3）驱动器选择步进电机驱动器选用专为两相混合式步进电机设计的A4988型号驱动器，该驱动器能有效地提高电机的输出扭矩和效率。
2. 软件设计软件设计主要包括单片机的程序编写和上位机界面的设计。
（1）单片机程序编写单片机程序采用C语言编写，主要实现以下功能：接收上位机指令、解析指令并输出控制信号给步进电机驱动器、实时检测步进电机的运行状态并向上位机反馈信息等。
（2）上位机界面设计上位机界面采用常见的图形化界面设计，便于用户操作。
界面主要包括电机运行参数的设置、运行状态的显示等功能。
用户可以通过界面输入控制指令，这些指令会被发送到单片机进行处理。
三、系统实现系统实现主要包括硬件的搭建与调试、单片机的编程与测试、上位机界面的开发等步骤。
1. 硬件搭建与调试按照设计图纸将各部分硬件进行组装，并进行调试，确保各部分硬件工作正常。
2. 单片机编程与测试根据程序设计编写单片机程序，并进行调试和测试，确保程序能够正确接收和处理上位机指令，并能够输出正确的控制信号给步进电机驱动器。
3. 上位机界面的开发根据需求开发上位机界面，实现用户友好的操作界面和丰富的功能。
基于TC1002的两相混合式步进电机细分驱动器设计
基于TC1002的两相混合式步进电机细分驱动器设计蔡洪宝;侯远龙;高强【摘要】Two-phase hybrid stepping motor driver with high-performance,multi-segment,miniaturization and simple structure is designed with two-phase stepping motor control chip TC1002.The constant current chopper control mode and adjustable mixed current decay mode are used in the system to optimize the output current further.The stepping motor control system is subdivided up to 256,which is used to offere several functions,including direction control,enable/disable option,half current control,etc..It also has the ability of over current and over temperature protections.This controller is of low cost,easy implementation and stable performance,so it is suitable for stepping motor control system.%以一款两相步进电机控制芯片TC1002,实现了一种结构简单的高性能、多细分、微型化两相混合式步进电动机驱动器该系统采用恒流斩波控制方式,可调的电流衰减模式可以进一步改善步进电机绕组的电流波形.驱动器最高细分数为256,提供正反向控制、使能控制、自动半流锁定功能以及过流、过热等电动机驱动器的保护功能.这种控制器成本低、容易实现、性能稳定,是步进电机控制器的一种较好选择.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】4页(P216-219)【关键词】TC1002;斩波驱动;步进电机;驱动器;混合式【作者】蔡洪宝;侯远龙;高强【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TM32步进电机是一种可以将电脉冲信号变换为角位移或线位移的开环控制元件。
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统摘要：运用自趋圆算法，通过51单片机实现对步进电机的细分控制系统设计。
关键词：细分驱动;近似函数法;单片机引言步进电机是一种用电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相应角位移的电机，其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比，每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电机运转的速度。
步进电机细分驱动技术是70年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动技术。
细分驱动技术的广泛应用，使得电机的相数不受步距角的限制，为产品设计带来了方便。
本文采用单片机作为控制中心设计了采用细分驱动技术的步进电机控制系统。
1.细分驱动原理与特点细分驱动的基本思想是：细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关。
可以在每次输入脉冲切换时，不是将定子绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应定子绕组电流的一部分，则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分。
这里，定子绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，定子绕组电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的步数转过一个步距角。
这种将一个步进角细分成若干步的驱动方法，即为细分驱动，又称微步驱动。
采用细分驱动技术有许多优点：（1）采用细分驱动技术后，在不改变步进电机整体结构的前提下，可以大幅度提高步进电机的分辨率。
（2）由于电机绕组中的电流变化幅度变小了，所以引起低频振荡的过冲能量降低了，即改善了低频性能，减小了开环运动的噪声，提高了运行稳定度。
（3）在数控系统中，加工误差难以提高的原因很大一部分是由于减速箱的存在，采用细分驱动技术后，可以采用步进电机直接同丝杠相连的形式，这样可以在很大程度上消除了由减速机构产生的回程误差及爬行等。
（4）采用细分驱动技术后，可以改善步进电机运行的矩频特性，控制频率也可相应提高。
《2024年基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》范文
《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言步进电机因其出色的位置精度和驱动控制特性，被广泛应用于各类机械控制、自动装置、数控机床等领域。
随着微电子技术的进步，基于单片机的步进电机控制系统已成为现代自动化技术的重要一环。
本文将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以单片机为核心，配合步进电机驱动器、电源模块、输入输出设备等构成。
其中，单片机选用具有高性能、低功耗特点的型号，以适应长时间工作的需求。
步进电机驱动器采用高性能的步进电机驱动芯片，以保证电机稳定运行。
在硬件设计上，首先要进行电源设计。
为确保系统的稳定性和可靠性，电源模块需具备低噪声、高效率的特性。
接着是单片机的选型和配置，应考虑其性能、功耗及成本等因素。
此外，还需要为系统配置适当的输入输出设备，如键盘、显示屏等。
步进电机驱动器是本系统的关键部分，其性能直接影响到步进电机的运行效果。
因此，在硬件设计时，需确保驱动器与单片机的接口兼容，并具备足够的驱动能力。
2. 软件设计软件设计是实现步进电机控制系统功能的关键。
本系统采用模块化设计思想，将软件分为多个功能模块，包括输入处理模块、电机控制模块、显示输出模块等。
输入处理模块负责接收用户的输入指令，如速度设定、方向控制等。
电机控制模块则是软件的核心部分，负责根据输入指令控制步进电机的运行。
显示输出模块则负责将电机的运行状态、速度等信息显示给用户。
在软件设计过程中，需要编写相应的程序代码，实现各个功能模块的功能。
同时，还需进行程序调试和优化，以确保系统的稳定性和可靠性。
三、系统实现1. 硬件制作与组装根据硬件设计图，制作并组装各部分硬件。
在制作过程中，需确保各部件的接口兼容、连接牢固。
组装完成后，进行系统调试，确保各部分功能正常。
2. 软件编程与调试根据软件设计需求，编写相应的程序代码。
在编程过程中，需注意代码的可读性、可维护性和可扩展性。
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０ 引 言
步进 电动 机是将 电脉 冲信 号转 换成 角位 移或 直 线位移的控制 电机 ｊ，电脉 冲信号 的频率 和个 数 决 定 电机 的转 速 和位 置 Ｊ。步进 电动 机 因具 有 体 积 小 、性 价 比高 、控制 精 准 、无 累积 误 差 等优 势 而 得 到广泛 应用 。
陈 静 ，李景忠 ，姜媛媛
（安 徽 理 工 大 学 ，淮 南 ２３２００１）
摘 要 ：针对步进 电动机控 制精 度低 的问题 ，设计 了一款 多细分高 精度 的步进 电动 机细分驱 动系统 。系统采 用 细分驱动方法 ，使步进电动机两相绕组 电流 以 阶梯 正 弦波 的形式周 期变换 ，实 现步进 电动机 的 ２５６细 分驱 动。 在 仿 真 基 础 上 ，构 建 了 以 ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６为 主 控 制 器 、ＴＣ１００５为驱 动 芯 片 的步 进 电 动 机 细 分 驱 动 系 统 ，开 发 了上 位机通信界面。对整个驱 动系统进 行了实验 室联 机测试 ，结果表 明，系统控制精度 明显提高 ，达到 了预 期的设计效 果 和 要 求 。
ＣＨＥＮ Ｊｉｎｇ，ＬＩ Ｊｉｎｇ－ｚｈｏｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｙｕａｎ—ｙｕａｎ
（Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ ２３２００ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍ ｏｔｏｒ， ａ ｍｕｌｔｉ—ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｒｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ，ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｗａｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｔｅｐｐｅｄ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ２５６ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｒｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｗａｓ ａｌｒｅａｄｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ， ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ＴＣ１００５ ａｓ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｃｈｉｐ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｔｉｍ ｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＣ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍ ｏｔｏｒ ｔｅｓｔ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
随 着微 电子 技术 和 驱动 技 术 的发 展 ，传 统 的驱
收 稿 Ｅｌ期 ：２０１７—０９—２ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 项 目 （５１６０４０１１）
动技术 已无 法满 足 实 际应 用 需 求 ，对 步进 电动 机 的 控制 精度 和稳定 性提 出了更 高 的要求 。本 文 中驱动 电路 使用 的 ＴＣ１００５是 一 款 高 节 能 、高 精 度 和 完 整 的数 字控制 的步进 电动机 驱动 芯片 ，具 有 ２５６细分 ， 支 持无传 感器 负载 高精 度检测 ，电流 自适 应控 制 ，节 能 高效 ，具有 过流 、短路 和过温 保护 等功 能 。本 文 构 建了步进 电动机细分驱动仿真模型 ，通过仿真验证 系统设计 方 案 的正确 性 ；构 建 了 以 ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６ 为主控 制器 、ＴＣ１００５为驱 动芯 片 的集控 制 驱 动于 一 体 的步 进 电动机 细分 驱 动 系 统 ，并 设计 了上 位 机 通 信软件，通过 ＳＰＩ通信实现对步进 电动机 的闭环智 能控 制 。测 量步 进 电动机 的一相 绕组 电流 变化情 况 表 明 ，系统控 制精 度 明显 提 高 ，运行 稳 定 ，拓 宽 了步 进 电动机驱 动器 应用 的普适 性 。
关键词 ：步进 电动机 ；细分驱动 ；多细分高精度 ；ＴＣ１００５；ＳＴＭ３２ 中 图分 类 号 ：ＴＭ３８３．６ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－７０１８（２０１８）０３－００６８－０５
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍ ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｐｐｅｒ Ｍ ｏｔｏｒ Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＣ１００５
驱动 制
触持电棚 ２０ｌ８年第４６卷第３期
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陈 苛 等 基 于 ．Ｉ１ ００
基 于 ＴＣ１００５的 步 进 电动 机 细 分 驱 动 系统 设计 与 实 现
步 进 电动 机 控 制 采 用 传统 的 整 步 或 者 半 步 控 制 ，由于步距 角 较大 ，容 易 出现 低频 振 荡 、丢步 及 噪 声 较 大等 问题 。细 分驱 动技 术是 目前 步进 电动 机驱 动技术 的 发展 趋势 之 一 ，细 分 驱 动 不仅 有 利 于 步进 电动 机 的精 准 运 行 ，而 且还 可 以减 小 甚 至 消除 步进 电动 机 的低 频 振 荡 ，降低 噪 声 ，改 善 其 动 态 性 能 … 。控 制 电路 集 成 化 和 功 率 驱 动 模 块 化 是 步 进 电动机 驱动 技术 的另一 个 发 展 趋 势 ，即驱 动 电路 采用 步进 电动 机专用 驱 动芯片 ，并设 计有 保护 电路 ， 集控 制 电路与 驱动 电路 于一 体 ，对 驱 动 控 制 系统 的 性 能也有 一定 的提 升 ¨ Ｊ。