采用A3967SLB的步進電機細分驅動系統(tǒng)設計

摘 要： 本文以Allegro公司推出的A3967SLB型串口控制器為步進電機細分驅動系統(tǒng)的硬件核心，實現(xiàn)了步進電機的8細分驅動。論述了上位機與基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)之間的串行通信設計，給出了單片機串行通信的硬件接口電路。
關鍵詞：A3967SLB；步進電機；細分驅動；串行通信

步進電機精度高，慣性小，在不失步的情況下沒有步距誤差積累，特別適用于數(shù)字控制的定位系統(tǒng)。傳統(tǒng)的細分驅動電路由細分環(huán)行分配器、放大器和合成器等部分組成。這種電路應用復雜，靈活性差。本文利用a3967slb作為步進電機微控芯片，簡化了步進電機的控制實現(xiàn)。由于單片機資源沒有pc豐富，人機界面也沒有pc友好，因此，本文采用了主從式結構，即pc用于管理，單片機用于執(zhí)行。

由a3967slb構成步進電機的驅動部分

a3967slb是美國allegro公司生產(chǎn)的pwm恒流控制微步距驅動二相步進電機專用驅動器。它的工作電壓可達30v，驅動電流達750ma，一個a3967slb即可驅動一臺二相步進電機，可實現(xiàn)8細分驅動。芯片內部的pwm電流控制電路可通過加在pfd的電壓設置為慢、快、混合三種電流衰減模式，如果pfd端的電壓高于0.6vdd，則選擇慢衰減方式。若低于0.21vdd，則選擇快衰減模式。處于兩者之間為混合衰減模式。另外，a3967slb還能提供完善的保護措施，包括抑制瞬態(tài)電壓，過熱保護、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。

a3967slb和微處理器之間不需要附加其他的接口電路，該芯片采用easy stepper接口，將8條控制線減少了2條（步長和方向），只要簡單地輸入控制步進電機的脈沖，其內嵌的轉換器就可以實現(xiàn)對步進電機的控制。a3967slb還需要一些電阻、電容來調整其工作參數(shù)，整個驅動電路非常簡單。

如圖1所示，ms1和ms2是步進電機細分分辨率選擇的邏輯輸入口；dir是電機運轉方向的選擇口；reset用于重置芯片初始值，屏蔽所有外部輸出；step為脈沖輸入端口；out1a、out1b、out2a、out2b為h橋的兩對輸出端口；enable為使能端；sleep為睡眠模式；sense1、sense2為h橋的電流檢測電阻；ref為參考電壓；gnd為邏輯地和電源地；rc1、rc2為h橋固定截止時間模擬輸入。最大限流imax是由取樣電阻rs和取樣比較器的輸入?yún)⒖茧妷簐ref決定的：

imax＝vref/8rs

at89c52具有8kb flash，256b內部ram，32個i/o口線，3個16位定時/記數(shù)器，一個6向量兩級中斷系統(tǒng)，一個全雙工串行通信接口，同時片內還有振蕩器和時鐘電路。使用很方便。在這個系統(tǒng)中，單片機主要用來產(chǎn)生控制脈沖并與上位機進行串行通信。

通信電路

在最簡單的rs－232直接傳送通信系統(tǒng)中，只要發(fā)送和接受雙方同時準備好，僅用信號發(fā)送端（txd）、信號接收端（rxd）和信號地（gnd）3根信號線就可以進行通信；若以應答方式進行數(shù)據(jù)通信，可使用請求發(fā)送（rts）、清除發(fā)送（cts）或數(shù)據(jù)終端準備（dtr）、數(shù)據(jù)裝置準備（dsr）4個信號進行硬件握手。在at89c52單片機系統(tǒng)中，分別從p3.0和p3.1引出串口線rxd和txd，通過專用的電平轉換芯片轉換成rs－232接口標準的電平，這樣，二者之間就可以通過rs－232接口進行數(shù)字信號的傳送。單片機可以通過直接傳送或應答握手的方式與主機進行數(shù)據(jù)通信，但由于握手方式占用其它端口，而單片機的端口數(shù)量有限，所以，計算機與單片機的通信常采用直接傳送的方式。通信電路如圖2所示。

軟件設計

軟件部分的設計主要包括下位機按mcu的接收程序、脈沖控制程序以及上位機的串口發(fā)送程序。上位機與下位機之間進行數(shù)據(jù)通信。上位機的程序主要通過windows可視化編程vc＋＋實現(xiàn)。

下位機程序主要負責接受pc發(fā)來的數(shù)據(jù)，按照要求產(chǎn)生控制脈沖，具體流程為：首先對要使用的串口進行初始化，然后p2輸出口清零，接著進入住程序的死循環(huán)，等待中斷觸發(fā)。接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，ri＝1，接著將ri清零。當單片機接收完數(shù)據(jù)后，標志位置1。將緩存中的數(shù)據(jù)存入控制的變量中，以便控制時使用（具體操作時先法數(shù)據(jù)幀再發(fā)啟動幀）。軟件控制流程如圖3所示。

結語

結合以上介紹的基于a3967slb的步進電機控制系統(tǒng)，在vc＋＋環(huán)境下，利用mscomm控件實現(xiàn)了pc與單片機之間的串行通信。實驗結果表明，用這種方式實現(xiàn)上位機對基于a3967slb的步進電機的控制系統(tǒng)進行精確的驅動可行有效。

本系統(tǒng)中，利用pc的豐富軟硬件資源和強大的系統(tǒng)功能，可進行一些數(shù)據(jù)處理、顯示等工作；而從控制器at89c52則用于實時控制。另外，該系統(tǒng)為開放式結構，便于系統(tǒng)升級。