步进电动机的微机控制
钟守炎（江汉石油学院）
【摘 要】介绍采用微机控制实现五相步进电动机脉冲分配的方法，为充分发挥步进电动机的工作性能，程序采用升降速处理方法，选择了一条比较理想的升降速运行曲线，使步进电动机在各种频率下运行和停止不产生失步、过冲。
【叙 词】步进电动机微机控制驱动程序
1引 言
近年来，微机得到了广泛的应用，从自动控制、数值计算到信号处理各个领域，微机都发挥了积极的作用。对于老设备的改装控制、智能仪表和过程控制，都采用微机作为智能部件，用步进电动机作转换媒介，将微机的电信号转换为机械动作，从而控制执行机构的移动方向、移动速度和移动距离。本文以五相步进电动机(150bf5)为例，介绍用软件来代替以往的硬件逻辑，设计一实用的步进电动机驱动程序。该程序已用于c620-1b普通车床的改造中。
2步进电动机的控制特点
步进电动机是一种将脉冲电信号转换成角位移或直线位移的精密执行和驱动元件。在仪表等自动化装置和工业自动控制系统中，步进电动机要工作在不同的速度场合。对于低速工作场合，则可以直接启动，采用恒速工作方式设计软件；当步进电动机在高速场合下工作时，就不能采用恒速工作方式，因为由步进电动机的短频特性（图1为150bf5步进电动机的实测曲线）可知，转矩m是频率的函数。1989年《微电机》第3期，张仲荣等载文“数控机床用步进电动机的合理升降频特性，介绍五相步进电动机在低频共振时的特点是其运行矩频特性均因存在低频共振而出现下凹现象，所以，步进电动机直接启动的****频率是一有限值。如果实际运行的频率大于这一有限值，步进电动机直接启动就会出现失步现象。因此，要使步进电动机在高速下运行，必须以低速启动，然后再慢慢加速到高速；同样，步进电动机不能在高速运行状态下突然停止，否则，由于惯性作用而可能出现过冲现象，所以要以高速慢慢降到低速，最后才能可靠地停止。要满足这两种工作过程的要求，步进电动机就必须采用变速方式工作，即升降速处理方式，这也是提高步进电动机启停频率的关键。可见，步进电动机驱动程序应解决脉冲分配、运转方向和步数（频率）控制以及升降速处理等。
3驱动程序设计
3.1硬件接口设计
对于一台五相步进电动机（或多台），有五个通电绕组，需要微机的五个控制信号，可采用微机（由北京工业大学电子厂生产的tpstd系列模板：tp std880ib280a多功能cpu板、tp std 8601多功能i／o控制板及键盘、显示板等组成）的并行pio接口，它具有16条可编程的i／o线。通过编程可使pio口接收或发送多种信息，将pio口的a口(其口地址为78h)。设置为输出工作方式，并用pao～pa。五位来控制五相步进电动机的五个通电绕组。当某一位为l时，发出正脉冲使步进电动机的对应相通电；当某一位为0时，使步进电动机的对应相断电，从而控制步进电动机转动。
3.2脉冲分配的实现
要使步进电动机连续转动，就要通过软件控制脉冲输出的顺序，即脉冲分配。
对于五相(a、b、c、d、e)步进电动机，其工作方式有多种，本文采用2- 3- 2-3工作方式，即五相十拍工作方式，其通过顺序为
正转：ab- abc-bc—bcd—cd-cde—de—dea- ea-eab—ab
反转：ba--bae-ae—aed--ed—edc—dc -dcb-cb一cba-ba
采用工作状态字来实现这一通电顺序。如表1所示，并采用查表方法实现步进电动
机的脉冲分配，以提高运行速度。其方法是：在微机存贮器内开辟一组单元(ta-ble+o，table+1，……)，依次存放步进电动机的工作状态字，用寄存器hl作为状态字的地址指针。当程序执行时，根据地址指针依次从内存单元中取出状态字送到输出口(pio a口)，正转时，使指针hl逐次加1，反转时使指针hl逐次减l，从而控制步进电动机正、反转。
3.3步进电动机的速度控制
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