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数控步进电机驱动电路的设计
逄启寿 冯羽生 严少卿 郭小丽
（江西理工大学，机电工程学院 ，江西 赣州 341000）
摘 要：提出了步进电机驱动原理和方法，并设计出了步进电机的驱动电路。
关键词：数控；步进电机；驱动电路
The driver circuit design of NC step motor
PANG Qi-shou FENG Yu-sheng YAN Shao-qing GUO Xiao-li
(Faculty of mechanical and electronic engineering, JiangXi University of science and technology, Ganzhou 341000 China；)
Abstract: The driving principles and methods of step motor are introduced in this article and the step motor driver circuit is increasingly designed.
Keywords: Numerical control; Step-by-step motor; driver circuit
0 引 言
步进电机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。由于功率放大器的输出直接驱动电动机绕组，因此功率放大电路的性能对步进电机的运行性能影响很大。[1]
1 步进电机与微机的接口技术[2]
本系统采用PC微机可编程并行接口8255A对步进电机控制的。选择芯片中的那一个或那几个数据端口与外设连接；选择端口中的那一位或那几位作输入，那一位或那几位作输出；选择端口与CPU之间采用那种方式传送数据等，均可由用户在程序中写入方式字或控制字来进行指定。
本数控系统8255A是采用0工作方式，其初始化汇编程序如下:
asm{
MOV DX，27BH
MOV AL，81H
OUT DX，AL
}
其步进电机接口的硬件设计如图1所示：
图1.步进电机接口硬件设计
2 步进电机控制信号的产生[3]
驱动电源主要包括脉冲发生器（变频信号源）、环形分配器（又称脉冲分配器）和功率放大器几个基本部分。变频信号源是一个频率可从几十赫兹到几十千赫兹连续变化的脉冲发生器。环形分配器是根据步进电机的相数和要求通电的方式来设计的。环形分配器有硬件环形分配器、软件环形分配器。
在步进电机控制软件中，必须解决一个重要的问题，就是产生一个如图2所示的周期性脉冲序列。
v 脉冲
高度

0 通电时间 断电时间 t

周期
图2. 脉冲序列
从图2可以看出，脉冲是用周期、脉冲高度、接通与断开电源的时间来表示的。脉冲的高度是由使用的数字元件的电平来决定的，如一般TTL电平为0-5V，CMOS电平为0-10V等。在用的接口电路中，多为0-5V。接通和断开的时间可用延时的办法来控制。例如，当向步进电机相应的数字线送高电平（表示接通时），步进电机便开始步进。但由于步进电机的“步进”是需要一定时间的，所以在送一高脉冲后，需要延长一段时间，以使步进电机达到指定的位置。由此可见，由计算机控制步进电机实际上就是由计算机产生一系列脉冲波。
由软件实现脉冲波的方法是先输出一高电平，然后再利用软件延时一段时间，然后输出低电平，再延时。延时时间的长短由步进电机的工作频率来决定。
3 步进电机驱动原理结构

4 步进电机驱动电路的设计[3]
步进电机驱动电路的设计见图4：
图4 步进电机驱动电路
5 结束语
本论文利用计算机并口8255向控制端口写控制字pusle来实现对步进电机的控制；芯片YB013实现硬件环分任务；达林顿光隔离管4N25实现计算机弱电部分与步进电机强电部分的隔离，实现对计算机的保护；TIP142功率放大管实现弱电信号的功率放大以驱动步进电机。
参考文献:
[1] 邓星钟.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2001
[2] 刘乐善，欧阳星明，刘学清.微型计算机接口技术及应用.武汉：华中科技大学出版社，2004
[3] 钱平.伺服系统[M].北京：机械工业出版社，2005

作 者 简 介：逄启寿（1963.5--），男，
工作单位：江西理工大学 职称：副教授 职务：机电实验室主任
主要从事工作：CNC数控研究 发表论文数：20多 专著数：1
作者简介：冯羽生（1980.1--），男，2004级硕士研究生

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