1. 步進電機的工作原理

gaibujindianjiweiyisixiangbujindianji，caiyongdanjixingzhiliudianyuangongdian。zhiyaoduibujindianjidegexiangraozuanheshideshixutongdian
，jiunengshibujindianjibujinzhuandong。tu1是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。
開始時，開關SB接通電源
，SA、SC
、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊

，同時
，轉子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產生錯齒，2、5號齒就和D
、A相繞組磁極產生錯齒。

當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由於C相繞組的磁力線和1
、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A
、B相繞組產生錯齒，2
、5號齒就和A
、D相繞組磁極

產生錯齒。依次類推，A、B
、C、D四相繞組輪流供電

，則轉子會沿著A
、B、C、D方向轉動。

四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、bapaisanzhonggongzuofangshi。dansipaiyushuangsipaidebujujiaoxiangdeng，dandansipaidezhuandonglijuxiao。bapaigongzuofangshidebujujiaoshidansipaiyushuangsipaideyiban
，yinci，bapaigongzuofangshijikeyibaochijiaogaodezhuandonglijuyoukeyitigaokongzhijingdu。

單四拍
、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2.a、b、c所示：
AT89C2051將控製脈衝從P1口的P1.4～P1.7輸出，經74LS14反相後進入9014
，經9014放大後控製光電開關，光電隔離後，由功率管TIP122將脈衝信號進行電壓和電流放大
，驅動步進電機的各相繞組。使步進電機隨著不同的脈衝信號分別作正轉、反轉
、加速
、減速和停止等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈衝信號周期的影響。

圖3中的RL1～RL4為繞組內阻，50Ω電阻是一外接電阻
，起限流作用，也是一個改善回路時間常數的元件。D1～D4為續流二極管
，使電機繞組產生的反電動勢通過續流二極管（D1～D4）而衰減掉，從而保護了功率管TIP122不受損壞。

在50Ω外接電阻上並聯一個200μF電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈衝前沿，提高了步進電機的高頻性能。與續流二極管串聯的200Ω電阻可減小回路的放電時間常數

，使繞組中電流脈衝的後沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。

2.軟件設計

該驅動器根據撥碼開關KX、KY的不同組合有三種工作方式供選擇：

方式1為中斷方式：P3.5（INT1）為步進脈衝輸入端
，P3.7為正反轉脈衝輸入端。上位機（PC機或單片機）與驅動器僅以2條線相連。

方式2為串行通訊方式：上位機（PC機或單片機）將控製命令發送給驅動器

，驅動器根據控製命令自行完成有關控製過程。

方式3為撥碼開關控製方式：通過K1～K5的不同組合
，直接控製步進電機。

當上電或按下複位鍵KR後
，AT89C2051先檢測撥碼開關KX、KY的狀態，根據KX、KY 的不同組合，進入不同的工作方式。以下給出方式1的程序流程框圖與源程序。

在zai程cheng序xu的de編bian製zhi中zhong，要yao特te別bie注zhu意yi步bu進jin電dian機ji在zai換huan向xiang時shi的de處chu理li。為wei使shi步bu進jin電dian機ji在zai換huan向xiang時shi能neng平ping滑hua過guo渡du
，不bu至zhi於yu產chan生sheng錯cuo步bu，應ying在zai每mei一yi步bu中zhong設she置zhi標biao誌zhi位wei。其qi中zhong20H單元的各位為步進電機正轉標誌位;21H單元各位為反轉標誌位。在正轉時，不僅給正轉標誌位賦值
，也同時給反轉標誌位賦值;在反轉時也如此。這樣，當步進電機換向時，就可以上一次的位置作為起點反向運動，避免了電機換向時產生錯步。
3.步進電機細分驅動電路

為(wei)了(le)對(dui)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)相(xiang)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)細(xi)分(fen)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)步(bu)距(ju)角(jiao)的(de)目(mu)的(de)，人(ren)們(men)曾(zeng)設(she)計(ji)了(le)很(hen)多(duo)種(zhong)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)。隨(sui)著(zhe)微(wei)型(xing)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)發(fa)展(zhan)
，特(te)別(bie)是(shi)單(dan)片(pian)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)出(chu)現(xian)，為(wei)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)帶(dai)來(lai)了(le)便(bian)利(li)。目(mu)前(qian)，步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)大(da)多(duo)數(shu)都(dou)采(cai)用(yong)單(dan)片(pian)微(wei)機(ji)控(kong)製(zhi)。單(dan)片(pian)機(ji)根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)的(de)步(bu)距(ju)角(jiao)計(ji)算(suan)出(chu)各(ge)相(xiang)繞(rao)組(zu)中(zhong)通(tong)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)，並(bing)輸(shu)出(chu)到(dao)數(shu)模(mo)轉(zhuan)換(huan)器(qi)（DPA） 中
，由DPA 把(ba)數(shu)字(zi)量(liang)轉(zhuan)換(huan)為(wei)相(xiang)應(ying)的(de)模(mo)擬(ni)電(dian)壓(ya)，經(jing)過(guo)環(huan)形(xing)分(fen)配(pei)器(qi)加(jia)到(dao)各(ge)相(xiang)的(de)功(gong)放(fang)電(dian)路(lu)上(shang)，控(kong)製(zhi)功(gong)放(fang)電(dian)路(lu)給(gei)各(ge)相(xiang)繞(rao)組(zu)通(tong)以(yi)相(xiang)應(ying)的(de)電(dian)流(liu)
，來(lai)實(shi)現(xian)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)細(xi)分(fen)。單(dan)片(pian)機(ji)控(kong)製(zhi)的(de)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)細(xi)分(fen)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)根(gen)據(ju)末(mo)級(ji)功(gong)放(fang)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)可(ke)分(fen)為(wei)放(fang)大(da)型(xing)和(he)開(kai)關(guan)型(xing)兩(liang)種(zhong)（見下圖5）。