第】期刁红泉，等：基于单片机的改进型五相混合式步进电机驱动器设计

３步进电机驱动器硬件电路设计

根据以上分析，作者设计出基于８９ｃ５１单片机的改进型步进电机驱动器．驱动器硬件电路如图２所示…，此驱动器和现有驱动器输入输出兼容，可以直接替换现有步进电机驱动器．图２没有画出电源

部分，此驱动器采用单一交流工频２２０ｖ供电，其中控制电路供电由变压器输出提供；１１０ＢＹＧ５５０系列步进电机的工作电压为８０～３００Ｖ．而２２０Ｖ交

流电经过全桥不可控整流之后输出电压大约为３１１

Ｖ，故主工作电源需经过斩波电路降压之后再提供．

圈２改进型步进电机驱动器硬件电路圈

Ｆｉｇ．２

Ｈａｒｄｗａｒｅｃｌｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆ

ｓｔｅｐｐｌ“ｇ

ｍｏｔｏｒｒｅｆｏｒｍａｔｉｖｅｄｒｉｖｅｒ

上桥臂开关管和下桥臂开关管不共地，故上下使能禁止脱机查询等功能，ｃＰ中断服务子程序主要实现偏址运算、查开关序列表输出控制脉冲和重启定时器清除ＩＥｌ标志位等功能，定时器中断服务子程序主要实现ＰｗＭ控制功能．主程序和ｃＰ中断服务子程序流程如图３和图４所示，定时中断服务

子程序较简单，故不给出流程图．

桥臂驱动电路需要单独设计：上桥臂驱动电路接受给定控制信号，经放大电路放大，然后经过高频脉冲变压器隔离之后驱动上桥臂开关管；下桥臂驱动电路接受给定控制信号，由光耦隔离后经放大电路驱

动下桥臂开关管．在驱动电路中，上桥臂驱动电路设计是关键技术问题，作者采用非门７４ＨＣ０４接电阻

电容组成振荡器产生高频振荡，通过与非门控制输出驱动高频脉冲变压器，变压器输出通过垒桥整流

得到直流电压驱动开关管．

五相逆变桥采用三相励磁ＰｗＭ输出方式，这

样输出转矩大，既能近似恒流，叉能在长时间无脉冲

的情况下锁定转矩，对于位势性负载，无ＦＲＥＥ脉

冲配合的情形下此驱动器也能很好地工作．

改进型驱动器相比现有驱动器有以下改进之处：

（１）用８９ｃ５１替代８９ｃｚ０５ｌ和译码电路，在不

增加成本的基础上增强了性能．

（２）采用单一２２０Ｖ电源供电，省去了变压器。降低了使用成本，方便使用．

圈３主程序流槛

Ｆｉｇ．３

Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｍａｉｎｒｏｕｔｉｎｅ

（３）采用三相励磁，增大了输出转矩，提高了输

出容量．

（４）使用软件定时ＰｗＭ方式输出，能够近似恒

５结论

改进型步进电机驱动器相比现有步进电机驱动器，性能有很大的改进．低频转矩稳定，高频输出转

矩大．此驱动器已经成功地应用于电脑绣花机系统中。用于驱动１１０ＢＹＧ５５０系列五相混合式步进电

流，在无脉冲时安全锁定转矩．

４系统软件设计

在硬件基础上，用Ｃ语言设计出系统软件口］，步迸电机驱动器软件主要由主程序、ＣＰ中断服务子程序和定时中断服务子程序组成．主程序主要实现中

机．此驱动器生产成本也低于现有步进电机驱动器，这样既降低了电脑绣花机成本，又提高了刺绣质量．

断控制寄存嚣初始化、定时器工作模式设定和中断