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論壇公告:

中國步進電機應用網：http://using.zgbjdj.com/

文章標題：字位顯示接口驅動步進電機的設計方法

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作者：amwgogll 發表時間：2012-8-16 16:49:41

通常用單片機驅動步進電機，由于單片機驅動功率所限，需要增加驅動電路。本設計利用單片機開發裝置自帶的字位顯示接口，通過采用驅動器IC（集成電路）層疊并聯的創新技術，在不增加原電路板面積的基礎上使驅動功率增加2倍，節省了硬件資源。
驅動器IC層疊并聯技術，是將多片同廠家、同型號、同參數、同批生產的驅動器IC芯片逐一層疊并聯,并按引腳號一一對應焊接而實現。采用該項技術，可在不增加硬件電路板面積的基礎上使驅動功率多倍增加。
步進電機的驅動原理是通過它每相線圈中的電流的順序切換來使電機作步進式旋轉，每輸入一個有規律的脈沖信號，步進電機就轉動一個固定的角度，總轉動角度由輸入脈沖個數決定，步進電機的轉速由脈沖信號頻率決定。
用字位顯示接口驅動步進電機的設計實例
總體設計構思是利用單片機系統裝置中字位顯示接口驅動器的輸出端（D5—D0共6位）直接驅動X向、Y向兩個步進電機。為了直觀的顯示步進電機每相的通電狀態，當某相繞組導通時，與其對應的8段LED顯示器顯示該相的字母。如，當X向步進電機的A相導通時，LED1（接字位口輸出D0端）顯示字母“A”；當Y向步進電機的B相導通時，LED5（接字位口輸出D4端）顯示字母“B”。
　硬件設計:
利用MCS-51單片機系統裝置中字位顯示接口驅動步進電機的電路原理圖如圖2所示。單片機的數據總線分別連接到字形口和字位口的74LS273八D鎖存器的輸入端,字形口地址為FFDCH，字位口地址為FFDDH。字形口的74LS273八D鎖存器的輸出端通過74HC240總線驅動器（反相）將D7— D0逐一對應連接到每個8段LED顯示器的DP、g、f、e、d、c、b、a段。字位口的74LS273八D鎖存器的輸出端通過75452反相步進驅動器將 D5—D0逐一對應連接到每個8段LED顯示器LED6—LED1的共陰極。其中，D0、D1、D2 與X向步進電機的A、B、C 相一一對應連接；D3、D4、D5 與Y向步進電機的A、B、C 相一一對應連接。當字形口74LS273八D鎖存器輸入端D7—D0的某位為“0”時，通過74HC240總線驅動器（反相）該位輸出為“1”，則 LED6—LED1對應于該位的字段可以點亮，具體哪位8段LED顯示器點亮應由字位顯示接口決定，此時當字位口74LS273八D鎖存器輸入端D5— D0的某位為“1”，通過75452反相驅動器后，該位輸出為“0”，則對應于該位的8段LED顯示器點亮（共陰極為低電平）。需要說明，步進電機的轉動取決于字位口75452反相步進驅動器輸出端的邏輯狀態變化，而與字形口無關，字形顯示是為了觀察步進電機每相的通電狀態。
由于原單片機系統裝置自帶的字位顯示接口不能直接驅動步進電機，為此采用了驅動器IC層疊并聯技術，將原每個75452驅動器芯片3層疊并聯，并按引腳號一一對應焊接，在不增加電路板面積的基礎上使驅動功率增加2倍。圖2中的二極管D1—D6起到對步進電機線圈中的反電勢的釋放作用，以保護步進電機和驅動器IC；R1—R6為限流電阻。
軟件設計:
下述程序采用MCS-51匯編語言程序實現對兩個步進電機的控制，程序啟動后X向步進電機與Y向步進電機同時正轉 30步后停止。每步時間間隔約0.5S，當某相繞組導通時，與其對應的8段LED顯示器顯示對應該相的字母.
該項設計已獲國家專利，并已成功的應用于步進電機遙控示教儀和單片機控制的仿真電梯中，取得了很好的效果。在不增加單片機系統裝置電路板面積的基礎上，實現了驅動功率的多倍增加。該項技術可推廣到4片以上的驅動器IC層疊并聯驅動中去。
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