四相步进电机(四相步进电机接线图)

步进电机的工作原理

步进电机是四相步进电机，由单极DC电源供电。只要步进电机的各相绕组按照合适的定时通电，步进电机就能一步一步地转动。

图1四相步进电机的步进图

开始时，开关SB接通，SA、SC、SD断开，B相磁极对准转子0号、3号齿。同时，转子1、4号齿与C、D相绕组磁极交错，2、5号齿与D、A相绕组磁极交错。

当开关SC接通，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线以及1号和4号齿之间的磁力线，转子旋转，1号和4号齿的磁极与C相绕组对齐。然而，齿0和3与相A和B绕组交错，而齿2和5与相A和D绕组的磁极交错。以此类推，如果四相绕组A、B、C、D依次供电，转子将沿A、B、C、D方向旋转。

根据通电顺序的不同，四相步进电机可分为单四拍、双四拍和八拍三种工作模式。单拍和双四拍的步角相等，但单四拍的转折力矩较小。八拍模式的步距角是单四拍模式和双四拍模式的一半。因此，八拍模式不仅可以保持高转矩，还可以提高控制精度。

四拍、双四拍和八拍模式的上电顺序和波形分别如图2.a、B和C所示:

A.单四拍b .双四拍C八拍

图二。步进电机工作顺序波形图

2.基于AT89C2051的步进电机驱动系统电路原理

图3步进电机驱动系统电路原理图

AT89C2051从P1端口P1.4~P1.7输出控制脉冲，经74LS14反相后进入9014。经9014放大后，控制光电开关。光电隔离后，功率管TIP122放大脉冲信号的电压和电流，驱动步进电机各相绕组。用不同的脉冲信号使步进电机正转、反转、加速、减速和停止。图L1显示了步进电机的单相绕组。AT89C2051选择频率为22MHz的晶振。选择较高晶振的目的是为了最小化模式2下AT89C2051对主机脉冲信号周期的影响。

图3中的RL1~RL4为绕组内阻，50ω电阻为外接电阻，起限流作用，也是提高环路时间常数的元件。D1~D4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势被续流二极管(D1~D4)衰减，从而保护功率管TIP122不受损坏。

在50ω外部电阻上并联一个200μF电容，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200ω电阻可以降低电路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的下降沿变陡，缩短电流下降时间，还可以起到改善高频工作性能的作用。

3.软件设计

根据dip开关KX和KY的不同组合，驱动器有三种工作模式可供选择:

1模式为中断模式:P3.5(INT1)为步进脉冲输入端，P3.7为正反向脉冲输入端。上位机(PC或MCU)与驱动器仅通过两条线连接。

2.串行通信方式:上位机(PC或MCU)向驱动程序发送控制命令，驱动程序根据控制命令自行完成相关控制过程。

模式三是dip开关控制模式:通过K1~K5的不同组合直接控制步进电机。

上电或按下复位键KR后，AT89C2051首先检测dip开关KX和KY的状态，根据KX和KY的不同组合进入不同的工作模式。模式1的流程图和源程序如下。

在编程中，要特别注意步进电机换向时的处理。为了使步进电机在换向时平稳过渡，避免错步，每走一步都要设置一个标志。20H单位的每一位都是步进电机的正转标志；单元21H的每个位是反转标志位。在正向旋转中，不仅分配正向旋转标志位，还分配反向旋转标志位。倒车时也是如此。这样，步进电机换向时，可以以最后一个位置为起点反方向移动，避免了电机换向时的错步。

图4模式1的程序框图

1模式源程序:

MOV 20H，# 00H20H机组设定初始值，电机正向位置指针。

MOV 21H，# 00H单元21H设置初始值，电机反转位置指针。

MOV P1，# 0C0HP1被设置为初始值，以防止电机短路。

MOV TMOD，# 60HT1计数器设置为初始值，中断开启。

MOV TL1，#0FFH

MOV TH1，#0FFH

SETB ET1

开中断

SETB TR1

SJMP元

；* * * * * * * *计数器1的中断程序* * * * * * * * * *

IT1P: JB P3.7，范；电机正向和反向指针

；* * * * * * * * * * * *电机正转* * * * * * * * * * *

JB 00H，回路0

JB 01H，回路1

JB 02H，回路2

JB 03H，回路3

JB 04H，LOOP4

JB 05H，LOOP5

JB 06H，回路6

JB 07H，LOOP7

回路0: MOV P1，#0D0H

MOV 20H，#02H

MOV 21H，#40H

AJMP退出

第一圈:MOV P1，090小时

MOV 20H，#04H

MOV 21小时，# 20小时

AJMP退出

第二圈:MOV P1，#0B0H

MOV 20H，#08H

MOV 21小时，# 10小时

AJMP退出

第三圈:MOV P1，030小时

MOV 20H，#10H

MOV 21H，#08H

AJMP退出

第四圈:MOV P1，070小时

MOV 20H，#20H

MOV 21H，#04H

AJMP退出

第五圈:MOV P1，060小时

MOV 20H，#40H

MOV 21H，#02H

AJMP退出

第六环:LOOP6

MOV 20H，#80H

MOV 21H，#01H

AJMP退出

第七循环:MOV P1，#0C0H

MOV；20H，#01H

MOV 21H，#80H

AJMP退出

；* * * * * * * * * * * *电机反转* * * * * * * * * * * *

范:JB 08H，LOOQ0

JB 09H，LOOQ1

JB 0AH，LOOQ2

JB 0BH，LOOQ3

JB 0CH，LOOQ4

JB 0DH，LOOQ5

JB 0EH，LOOQ6

JB 0FH，LOOQ7

MOV·P1

MOV 21H，#02H

MOV 20H，#40H

AJMP退出

loo Q1:MOV·P1

MOV 21H，#04H

MOV 20H，#20H

AJMP退出

looq 2:MOV·P1

MOV 21H，#08H

MOV 20H，#10H

AJMP退出

looq 3:MOV·P1

MOV 21小时，# 10小时

MOV 20H，#08H

AJMP退出

第四季度:MOV·P1

MOV 21小时，# 20小时

MOV 20H，#04H

AJMP退出

MOV·P1，070号

MOV 21H，#40H

MOV 20H，#02H

AJMP退出

MOV·P1

MOV 21H，#80H

MOV 20H，#01H

AJMP退出

MOV·P1

MOV 21H，#01H

MOV 20H，#80H

辞职:RETI

结束

4.结论。

通过实验，该驱动器可以驱动0.5N.m的步进电机。通过调节驱动部分的电阻、电容和续流二极管的相关参数，可以驱动1.2N.m的步进电机。驱动电路简单可靠，结构紧凑，特别适用于I/O口线和单片机资源紧张的系统。