0 引 言
步进电机是工业操控中运用非常广泛的一种电动机，它能将数字信号直接转化成角位移或线位移，驱动速度和指令脉冲能严厉同步，具有较高的定位精度，操控体系本钱低价，在经济型数控机床等范畴运用广泛。这儿针对电磁搅扰较强以及要求低本钱运用的场合，选用超强抗搅扰、细巧低功耗的工业级STC12C系列单片机，充分运用单片机内部的硬件资源，规划有用的步进电机操控和驱动体系。
1 操控体系整体方案规划
体系功用原理示意图如图1所示。
在该体系中由单片机直接输出电机的各相操控脉冲序列，光耦进行必要的光电阻隔，选用分立元件构成功率.MOSFET管驱动电路，带动电机滚动。键盘接口与 LED显现功用由具有SPI串行接口功用的ZLG7289完结。既可运用按键输入的方法准确设置电机的作业方法与转速，也能够经过调速旋钮完结电机转速的接连调理，还能经过上位机完结对电机作业方法的调整与操控。
2 硬件电路规划
2.1 操控电路规划
操控芯片选用STC12C4052AD，它是1个时钟/机器周期的单片机，速度比一般的8051单片机快8～12倍，有20个引脚且为细巧封装。该单片机具有超强抗搅扰，抗静电的特色，能轻松经过4 kV快速脉冲搅扰，其功耗超低，正常作业方式下的典型功耗为2.7～7 mA。芯片自带硬件看门狗，具有高速SPI通讯端口，8通道8位A/D转化，2路PWM输出，4 KB容量的FLASH存储器，256 B容量的SRAM，4个守时器，1个全双工串行通讯口。我们单片机内部的资源丰富，性价比高，能够分量该规划的要求，并且减少了硬件电路的规划，提高了作业效率。单片机的外部引脚界说，及其在该规划中的资源散布如图2所示。
P1.4(ADC4)口外接4.7 kΩ的可调电位器，运用单片机内部的模/数转化功用转化成数字量，轿车操控输出脉冲频率，完结步进电机速度的“接连”调理。过流检测的成果直接引进到外部中止0，完结对电流的快速操控。
2.2 驱动电路规划
功率MOSFET管的部分驱动电路如图3所示。该电路的规划可改进功率MOSFET管的快速注册时刻，提高了驱动电流的前后沿陡度，能够改进高频呼应。功率MOSFET管栅源间的阻抗很高，作业于开关状况下漏源间电压的骤变会经过极间%&&&&&%耦合到栅极，产生恰当承认的VGS脉冲电压。正方向的VGS脉冲电压可能会导致器材的误导通。为此，需求恰当下降栅极驱动电路的阻抗，在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20 V，而又挨近20 V的齐纳二极管，以避免栅源开路作业。
为了按捺功率管内的快康复，二极管呈现反向康复效应，在电路中接入4只快康复二极管。其间，反并联快康复二极管的作用是为电机相绕组供给续流通路，其他2 仅仅为了使功率MOSFET管内部的快康复二极管不流过反向电流，以确保功率MOSFET管在动态作业时能起到正常的开关的作用。
2.3 显现与按键处理电路
在单片机运用体系中，典型的键盘显现接口电路由依据并行扩展技能的8155，8279构成操控电路。现代单片机运用体系广泛选用串行扩展技能。相对于并行方法，串行扩展接线灵敏，占用单片机资源少。
ZLG7289A是具有SPI串行接口功用的可一起驱动8位数码管或64只独立LED的智能显现驱动芯片，单片即可完结显现、键盘接口的悉数功用。选用串行方法与微处理器通讯，数据从DIO引脚送入芯片，并由CLK端同步。中选信号变为低电平后，DIO引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入 ZLG7289A的缓冲寄存器。图4是ZLG7289的典型运用。ZLG7289A衔接共阴式数码管，运用中不需求的数码管与键盘能够不衔接，省去数码管或对数码管设置消隐特点，这均不会影响键盘的运用。整个电路无需添加锁存器和驱动器，耗电少，软件规划中无需编写显现译码程序，省去了静态显现扩展芯片，大大节省了CPU的时刻。该电路规划中仅选用4×4键盘和4位数码管，已彻底分量规划需求。
3 软件规划
软件部分选用模块化结构规划。对步进电机转速的操控是经过守时器作业在中止方法完结的。守时器守时中止产生周期性脉冲序列，不是选用软件延时的方法，这样不占用CPU的时刻。CPU在非中止时刻内能够处理其他事情，只要在中止产生时才驱动步进电机滚动一步。依据步进电机励磁状况转化，选用查表法求出所需的输出状况，并以二进制码的方式顺次存入单片机内部的存储器中;然后依照正向或反向次序顺次取出地址的状况字，送给STC12C4052AD，输出各励磁状况，然后完结环形分配器的功用。
程序整体结构包含：主程序、过流检测中止服务子程序、守时器中止服务子程序、以及其他子程序(包含正转、回转子程序、键盘显现操控子程序、A/D转化子程序等)，我们篇幅约束，在此不逐个叙说。
4 体系测验
该体系选用超强抗搅扰，细巧低功耗的工业级STC12C4052AD单片机为操控中心，作业可靠性高，抗于扰能力强。体系测验在专门的检测试验室内进行。运用群脉冲产生器(EFT-4001)、周波电压下跌产生器(VDG-1105)、静电放电产生器(ESD-20)以及雷击浪涌产生器(SG-5006) 等专用仪器对体系的电压改动抗扰度、快速瞬变脉冲群抗扰度、抗静电和雷击浪涌等参数进行检测。经过试验，体系功用正常，一切参数均已合格。
5 结 语
电子技能发展一日千里，新式单片机层出不穷。在电机操控体系开发进程中，假如恰中选取单片机以及各电路模块的类型，能够简化规划进程，起到事半功倍的作用。该体系选用STC12C4052AD单片机，其作业方法、滚动速率及转矩数能够经过键盘输入，也可经过一般旋钮或上位机调理。键盘显现模块选用 ZLG7289完结。本体系具有通用性，恰当改动输出口各位操控端，便可操控不同相数的步进电机。
