1. 步进电机的工作原理

该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机 的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图1 四相步进电机步进示意图

 

开始时，开关sb接通电源，sa、sc、sd断开，b相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和c、d相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和d、a相绕组磁极产生错齿。

当开关sc接通电源，sb、sa、sd断开时，由于c相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和c相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和a、b相绕组产生错齿，2、5号齿就和a、d相绕组磁极

产生错齿。依次类推，a、b、c、d四相绕组轮流供电，则转子会沿着a、b、c、d方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：

　　at89c2051将控制脉冲从p1口的p1.4～p1.7输出，经74ls14反相后进入9014，经9014放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管tip122将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中l1为步进电机的一相绕组。at89c2051选用频率22mhz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小at89c2051对上位机脉冲信号周期的影响。

　　图3中的rl1～rl4为绕组内阻，50ω电阻是一外接电阻，起限流作用，也是一个改善回路时间常数的元件。d1～d4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(d1～d4)而衰减掉，从而保护了功率管tip122不受损坏。

　　在50ω外接电阻上并联一个200μf电容，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高了步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200ω电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时间变小，也起到提高高频工作性能的作用。

　　3.软件设计

　　该驱动器根据拨码开关kx、ky的不同组合有三种工作方式供选择：

　　方式1为中断方式：p3.5(int1)为步进脉冲输入端，p3.7为正反转脉冲输入端。上位机(pc机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。

　　方式2为串行通讯方式：上位机(pc机或单片机)将控制命令发送给驱动器，驱动器根据控制命令自行完成有关控制过程。

　　方式3为拨码开关控制方式：通过k1～k5的不同组合，直接控制步进电机。

　　当上电或按下复位键kr后，at89c2051先检测拨码开关kx、ky的状态，根据kx、ky 的不同组合，进入不同的工作方式。以下给出方式1的程序流程框图与源程序。

　　在程序的编制中，要特别注意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。其中20h单元的各位为步进电机正转标志位;21h单元各位为反转标志位。在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。

　　图4 方式1程序框图

　　

以上仅供参考。