摘  要： 本文以Allegro公司推出的A3967SLB型串口控制器為步進電機細分驅(qū)動系統(tǒng)的硬件核心，實現(xiàn)了步進電機的8細分驅(qū)動。論述了上位機與基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)之間的串行通信設計，給出了單片機串行通信的硬件接口電路。
關(guān)鍵詞：A3967SLB；步進電機；細分驅(qū)動；串行通信

步進電機精度高、慣性小，在不失步的情況下沒有步距誤差積累，特別適用于數(shù)字控制的定位系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的細分驅(qū)動電路由細分環(huán)行分配器、放大器和合成器等部分組成。這種電路應用復雜，靈活性差。本文利用A3967SLB作為步進電機微控芯片， 簡化了步進電機的控制實現(xiàn)。由于單片機資源沒有PC豐富，人機界面也沒有PC友好，因此，本文采用了主從式結(jié)構(gòu)，即PC用于管理，單片機用于執(zhí)行。

由A3967SLB構(gòu)成
步進電機的驅(qū)動部分
A3967SLB是美國Allegro公司生產(chǎn)的PWM恒流控制微步距驅(qū)動二相步進電機專用驅(qū)動器。它的工作電壓可達30V，驅(qū)動電流達750mA，一個A3967SLB即可驅(qū)動一臺二相步進電機，可實現(xiàn)8細分驅(qū)動。芯片內(nèi)部的PWM電流控制電路可通過加在PFD的電壓設置為慢、快、混合三種電流衰減模式，如果PFD端的電壓高于0.6Vdd，則選擇慢衰減方式。若低于0.21Vdd，則選擇快衰減模式。處于兩者之間為混合衰減模式。另外，A3967SLB還能提供完善的保護措施，包括抑制瞬態(tài)電壓、過熱保護、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。
A3967SLB和微處理器之間不需要附加其它的接口電路，該芯片采用EasyStepper接口，將8條控制線減少為2條(步長和方向)，只要簡單地輸入控制步進電機的脈沖，其內(nèi)嵌的轉(zhuǎn)換器就可以實現(xiàn)對步進電機的控制。A3967SLB還需要一些電阻、電容來調(diào)整其工作參數(shù)，整個驅(qū)動電路非常簡單。

圖1  驅(qū)動控制電路


如圖1所示，MSl和MS2是步進電機細分分辨率選擇的邏輯輸入口；DIR是電機運轉(zhuǎn)方向的選擇口; RESET用于重置芯片初始值，屏蔽所有外部輸出；STEP為脈沖輸入端口；OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B為H橋的兩對輸出端口；ENABLE為使能端；SLEEP為睡眠模式；SENSE1、SENSE2為H橋的電流檢測電阻；REF為參考電壓；GND為邏輯地和電源地；RC1、RC2為H橋固定截止時間模擬輸入。最大限流Imax是由取樣電阻Rs 和取樣比較器的輸入?yún)⒖茧妷篤ref決定的：
Imax =Vref /8Rs
AT89C52具有8KB Flash ，256B內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/記數(shù)器，一個6向量兩級中斷系統(tǒng)，一個全雙工串行通信接口，同時片內(nèi)還有振蕩器和時鐘電路。使用很方便。在這個系統(tǒng)中，單片機主要用來產(chǎn)生控制脈沖并與上位機進行串行通信。

圖2  通信電路

通信電路
在最簡單的RS-232直接傳送通信系統(tǒng)中，只要發(fā)送和接收雙方同時準備好，僅用信號發(fā)送端(TXD)、信號接收端(RXD)和信號地(GND) 3根信號線就可以進行通信；若以應答方式進行數(shù)據(jù)通信，可使用請求發(fā)送(RTS)、清除發(fā)送(CTS)或數(shù)據(jù)終端準備(DTR)、數(shù)據(jù)裝置準備(DSR)4個信號進行硬件握手。在AT89C52單片機系統(tǒng)中，分別從P3.0和P3.1引出串口線RXD和TXD，通過專用的電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成RS-232接口標準的電平，這樣，二者之間就可以通過RS-232接口進行數(shù)字信號的傳送。單片機可以通過直接傳送或應答握手的方式與主機進行數(shù)據(jù)通信，但由于握手方式占用其它端口，而單片機的端口數(shù)量有限，所以，計算機與單片機的通信常采用直接傳送的方式。通信電路如圖2所示。

圖3  總體軟件流程圖

軟件設計
軟件部分的設計主要包括下位機MCU的接收程序、脈沖控制程序以及上位機的串口發(fā)送程序。上位機和下位機之間進行數(shù)據(jù)通信。上位機的程序主要通過Windows可視化編程VC + +實現(xiàn)。
下位機程序主要負責接收PC發(fā)來的數(shù)據(jù)，按照要求產(chǎn)生控制脈沖，具體流程為：首先對要使用的串口進行初始化，然后P2輸出口清零，接著進入主程序的死循環(huán)，等待中斷觸發(fā)。接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，RI＝1，接著將RI清零。當單片機接收完數(shù)據(jù)后，標志位置1。將緩存中的數(shù)據(jù)存入控制的變量中，以便控制時使用(具體操作時先發(fā)數(shù)據(jù)幀再發(fā)啟動幀)。軟件控制流程如圖3所示。

結(jié)語
結(jié)合以上介紹的基于A3967SLB的步進電機控制系統(tǒng)，在VC+ + 環(huán)境下，利用MSComm 控件實現(xiàn)了PC 與單片機之間的串行通信。實驗結(jié)果表明,用這種方案實現(xiàn)上位機對基于A3967SLB的步進電機的控制系統(tǒng)進行精確的驅(qū)動可行有效。
本系統(tǒng)中，利用PC的豐富軟硬件資源和強大的系統(tǒng)功能，可進行一些數(shù)據(jù)處理、顯示等工作；而從控制器AT89C52則用于實時控制。另外，該系統(tǒng)為開放式結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)升級。■
　　
參考文獻：
1 何立民. 單片機應用技術(shù)選編[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 1999
2 郝鴻安. 常用數(shù)字集成電路應用手冊[M]. 北京: 中國計量出版社, 1987
3 王鴻鈺. 步進電機控制技術(shù)入門[M]. 上海: 同濟大學出版社, 1990