摘 要：作為混合式步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，基于L297/298驅(qū)動(dòng)芯片的組合是較為常見(jiàn)的一種。本文較為詳細(xì)得論述了基于該種驅(qū)動(dòng)器下混合式步進(jìn)電機(jī)的三種工作模式，給出了相應(yīng)的單片機(jī)接口方案，在該方案中包括了接口的硬件電路與接口的軟件編程。 關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī);L297/298;單片機(jī) 0 引言 　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步距角）。通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 　　步進(jìn)電機(jī)分為三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度;反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大;混合式步進(jìn)電機(jī)混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它分為兩相和五相，兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8度而五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 0.72度。其中混合式步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛[1]。 [align=center] 圖1：L297/298驅(qū)動(dòng)器[/align] 　　基于L297/298驅(qū)動(dòng)芯片的兩相雙極性混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（見(jiàn)圖1），采用恒流斬波 圖1：L297/298驅(qū)動(dòng)器方式驅(qū)動(dòng)，每相電流可達(dá)2A。其中L297是步進(jìn)電機(jī)控制器，適用于雙極性?xún)上嗖竭M(jìn)電機(jī)或單極性四相步進(jìn)電機(jī)的控制。用L297輸出信號(hào)可控制L298雙橋驅(qū)動(dòng)集成電路，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電 壓最高為46V，總電流為4A以下的步進(jìn)電機(jī)。L297也可用來(lái)控制由達(dá)林頓管組成的分立電路，以驅(qū)動(dòng)更高電壓，更大電流的步進(jìn)電機(jī)。L297只需要時(shí)鐘、方向和模式輸入信號(hào)，相位由內(nèi)部產(chǎn)生，從而減輕了微處理器和程序設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。L297采用固定斬波頻率的PWM恒流斬波方式工作。L297主要由譯碼器，兩個(gè)固定斬波頻率的PWM恒流斬波器以及輸出控制邏輯組成[2]。L298是用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的集成電路，采用雙全橋接方式驅(qū)動(dòng)，由于是雙極性驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈可以完全利用，使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到最佳的驅(qū)動(dòng)[3]。 1 原理 　　基于L297/298驅(qū)動(dòng)器的混合式步進(jìn)電機(jī)有三種不同的工作模式：即半步模式（HALF STEP）（見(jiàn)圖2）、整步一相勵(lì)磁模式（FULL STEP ONE PHASE ON）（見(jiàn)圖3）、整步兩相勵(lì)磁模式（FULL STEP TWO PHASE ON）（見(jiàn)圖4）。步進(jìn)電機(jī)工作于半步模式時(shí)，其內(nèi)部定子繞組的勵(lì)磁是一相與兩相相間的，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)脈沖，只轉(zhuǎn)過(guò)半個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)工作于半步模式時(shí)，步進(jìn)電機(jī)所獲得的轉(zhuǎn)距較常規(guī)值偏小。步進(jìn)電機(jī)工作于整步一相勵(lì)磁模式時(shí)，其內(nèi)部定子繞組的勵(lì)磁在任何一個(gè)時(shí)刻都是一相的，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)工作于整步一相勵(lì)磁模式時(shí)，步進(jìn)電機(jī)獲得常規(guī)轉(zhuǎn)距。步進(jìn)電機(jī)工作于整步兩相勵(lì)磁模式時(shí)，其內(nèi)部定子繞組的勵(lì)磁在任何一個(gè)時(shí)刻都是兩相的，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)工作于整步兩相勵(lì)磁模式時(shí)，步進(jìn)電機(jī)獲得的轉(zhuǎn)距相對(duì)前兩種而言是最大的[4]。 　　L297的核心是其內(nèi)部的譯碼器，通過(guò)譯碼器L297產(chǎn)生三種相序信號(hào)，以對(duì)應(yīng)三種不同的工作模式。譯碼器受L297的方向輸入引腳信號(hào)和半步方式/整步方式輸入引腳信號(hào)所控制。譯碼器內(nèi)部是一個(gè)3BIT的計(jì)數(shù)器，加上一些組合邏輯，產(chǎn)生每周期8步的格雷碼時(shí)序信號(hào)（見(jiàn)圖5），此即半步模式的時(shí)序信號(hào)，此時(shí)L297的輸入引腳信號(hào)取高電平。若引腳取低電平，則得到整步工作模式。如果引腳是在譯碼器的八步格雷碼時(shí)序信號(hào)的奇數(shù)狀態(tài)位時(shí)取低電平的，則得到整步兩相勵(lì)磁模式;如果引腳是在譯碼器的八步格雷碼時(shí)序信號(hào)的偶數(shù)狀態(tài)位時(shí)取低電平的，則得到整步一相勵(lì)磁模式。 2 方案 　　基于L297/298驅(qū)動(dòng)器的混合式步進(jìn)電機(jī)工作模式的單片機(jī)接口硬件電路如圖所示（見(jiàn)圖6）。在圖6中L297的時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳接單片機(jī)89C51的P1.3引腳，引腳接P1.6，引腳接P1.7。與該接口硬件電路相配合的軟件編程[5]如下：（僅以整步一相勵(lì)磁模式為例給出匯編語(yǔ)言源程序） [align=center] 圖6：?jiǎn)纹瑱C(jī)接口硬件電路[/align] 　　… 　　MOV TMOD,#11H 　　MOV TH1,#0D8H ;定時(shí)器1初始化,10ms中斷一次 　　MOV TL1,#0F0H 　　CLR P1.7 ;L297內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)初值為0101 　　NOP 　　NOP 　　SETB P1.7 　　SETB P1.3 ;第一個(gè)時(shí)鐘的高電平 　　SETB P1.6 ;設(shè)定當(dāng)前工作模式為半步模式 　　SETB TR1 　　LCALL TT ;第一個(gè)時(shí)鐘的低電平 　　LCALL TT ;第二個(gè)時(shí)鐘的高電平，即時(shí)序信號(hào)的偶數(shù)狀態(tài)位 　　NOP 　　NOP 　　CLR P1.6 ;置引腳為低電平，當(dāng)前工作模式為整步一相勵(lì)磁模式 　　LCALL TT ;第二個(gè)時(shí)鐘的低電平 　　… 　　TT： JNB TF1,TT 　　CLR TF1 　　CLR TR1 　　MOV TH1,#0D8H 　　MOV TL1,#0F0H 　　CPL P1.3 　　SETB TR1 　　RET 　　… 　　… 3 結(jié)論 　　該接口方案是針對(duì)小型重物的步進(jìn)電機(jī)懸掛系統(tǒng)而設(shè)計(jì)研究的，接口電路簡(jiǎn)單，對(duì)于混合式步進(jìn)電機(jī)的工作模式可通過(guò)軟件編程加以方便的切換。尤其是對(duì)于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)距要求不太高的應(yīng)用場(chǎng)合，還可通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的工作模式，控制步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱[6]。 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在于較為深入的研究了基于L297/298這種常用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片組合在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)還未被充分認(rèn)識(shí)的潛在優(yōu)勢(shì)，即L297的三種工作模式，并給出了相應(yīng)的單片機(jī)接口，從而能更好的發(fā)揮這種驅(qū)動(dòng)芯片組合在混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用潛力，并提高了該驅(qū)動(dòng)組合在不同工作場(chǎng)合下應(yīng)用的靈活性。 參考文獻(xiàn)： 　　[1]劉寶廷.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997 　　[2]L297 STEPPER MOTOR CONTROLLERS[Z]. STMicroelectronics,2001 　　[3]L298 DUAL FULL-BRIDGE DRIVE[Z].STMicroelectronics，2000 　　[4]AN470 APPLICATION NOTE OF THE L297 STEPPER MOTOR CONTROLLER[Z]. STMicroelectronics,2003 　　[5]徐惠民,安德寧.單片微型計(jì)算機(jī)原理、接口及應(yīng)用（第二版）[M]. 北京郵電大學(xué)出版社,2000 　　[6]楊忠寶,林海波.基于80C196MC的步進(jìn)電機(jī)斬波恒流均勻細(xì)分電路的實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2003,7:27-32