摘   要  设计了一种用于经济翌-数控的通用型步进电动机微步驱动系统，该系统由一片8031单片机作为cpu，可以用于额定电流3a以下的三相、四相、五相反应式步进电动机的微步驱动。由于其灵活的软硬件设计，系统可以方便地用于脉冲驱动、rs232接口、ctd总线接口等场合。文中着重介绍了系统的软硬件设计。

    叙  词  步进电动机微步驱动通用软硬件设计

    步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移和线位移的执行元件，由于其具有步距准确、可开环控制、便于数字控制等优点，广泛用在各种执行机构上，也是经济型数控机床中最常采用的执行元件之一[1]。步进电机的性能与其驱动电路密切相关，为了提高步进电机的步进分辨率，微步驱动是十分有效的措施[z]。另外，采用步进电机微步驱动，可以用机械直拖，省去了中间传动环节，不仅使进给精度得到保证，也使得进给系统的频率响应大大提高。随着数控技术的发展，微步驱动技术不断得到完善，出现了多种驱动器。但是，目前国内的微步驱动器往往是针对某一种类步进电机独立设计的，通用性较差，国外的通用驱动器价格又比较昂贵，而且对外接口单一，通常只有rs232接口[3]。因此，研制一种通用的驱动系统很有必要。这种驱动器应具有以下几个特征：驱动电路性能良好，功耗低、效率高、体积小；通用性好，驱动器应具有一定的智能控制功能，不需硬件改劫就能驱动多种步进电机；接口多，除了能接收脉冲信号外，还应有rs232等多种接口，以便和其它系统通讯，使其不但是一个独立的驱动器，而且是一个智能驱动模块。

    本文利用脉宽调制电流控制技术和单片机技术设计了通用驱动器，满足了上述要求。文中对驱动器的软硬件设计作了详细介绍。

   整个硬件结构如图1所示，它包括控制通用型步进电动机微步驱动系统电路、驱动电路和接口电路三个部分，设计电路时，严格按照std模板尺寸设计。

 

    控制电路主要由单片机最小系统、译码器、微动开关、dla转换和环分电路组成。微动开关与单片机8031的pl口相连，用于不同场合的步进电机相数设置、细分数设置以及不同连接接口的设置。8031单片机系统是控制电路的核心，用于不同需要的软件以子程序或中断服务程序存储于程序存储器中。执行步进命令时，单片机把电机电流对应的数字量输入到d/a转换器的数据端口，d/a转换器的模拟输出量经环分电路输送给驱动电路。dla转换器可根据转换精度的需要选择8位的dac0832或12位的dac12 30，只要改变相应的软件即可。

    驱动电路采用脉宽调制技术实现微步驱动中各相平均电流的控制，脉宽调制由专用集成芯片tl494完成，简化了电路的设计，而且电路的可靠性和抗干扰能力都大大提高。脉宽调制后的电流控制信号变成不同脉冲宽度同频率的一系列脉冲串，这些脉冲串与功放电路的输入相连，控制功放管的导通和关断。在控制不同相屯流时，功放管始终工作于开关状态，发热少，省去了散热装置，减小了驱动电路的体积，这是功放管工作于放大状态时所不能做到的。最末一级功放管采用vmos管，它是一种电压型驱动元件，对驱动电流的要求很低，但是考虑到其栅源间的电容，在它的输入级前又增加了一级推挽驱动，使驱动脉冲的上升沿和下降沿都很陡，功放管的导通和关断过渡时间更短，进一步降低了功率损耗。对于不同额定电流的步进电机，反馈信号的放大倍数可以调整，实践表明，所设计的驱动电路对于额定电流小于3a以下的反应式步进电机都是适用的。

    接口电路的多样性使系统的适应性更强。在系统设计中，除了用单片机的p3,3、p3.4作为系统的脉冲驱动接口外，还应用1488、1489扩展了rs232接口，应用两片数据锁存器扩展了std总线接口，这主要是出于系统用在多轴联动控制时的考虑。另外，硬件中还用555设计了脉冲发生器，使系统可以独立地用