基于A3967SLB的步進電機細分驅動系統設計

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動系統的硬件核心，實現了步進電機的8細分驅動。論述了上位機與基于單片機的步進電機控制系統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。
關鍵詞：A3967SLB；步進電機；細分驅動；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，特別適用于數字控制的定位系統。傳統的細分驅動電路由細分環行分配器、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。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構，即pc用于管理，單片機用于執行。

由a3967slb構成步進電機的驅動部分

a3967slb是美國allegro公司生產的pwm恒流控制微步距驅動二相步進電機專用驅動器。它的工作電壓可達30v，驅動電流達750ma，一個a3967slb即可驅動一臺二相步進電機，可實現8細分驅動。芯片內部的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他的接口電路，該芯片采用easy stepper接口，將8條控制線減少了2條（步長和方向），只要簡單地輸入控制步進電機的脈沖，其內嵌的轉換器就可以實現對步進電機的控制。a3967slb還需要一些電阻、電容來調整其工作參數，整個驅動電路非常簡單。

如圖1所示，ms1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參考電壓vref決定的：

imax＝vref/8rs

at89c52具有8kb flash，256b內部ram，32個i/o口線，3個16位定時/記數器，一個6向量兩級中斷系統，一個全雙工串行通信接口，同時片內還有振蕩器和時鐘電路。使用很方便。在這個系統中，單片機主要用來產生控制脈沖并與上位機進行串行通信。

通信電路

在最簡單的rs－232直接傳送通信系統中，只要發送和接受雙方同時準備好，僅用信號發送端（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據通信，可使用請求發送（rts）、清除發送（cts）或數據終端準備（dtr）、數據裝置準備（dsr）4個信號進行硬件握手。在at89c52單片機系統中，分別從p3.0和p3.1引出串口線rxd和txd，通過專用的電平轉換芯片轉換成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據通信，但由于握手方式占用其它端口，而單片機的端口數量有限，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。

軟件設計

軟件部分的設計主要包括下位機按mcu的接收程序、脈沖控制程序以及上位機的串口發送程序。上位機與下位機之間進行數據通信。上位機的程序主要通過windows可視化編程vc＋＋實現。

下位機程序主要負責接受pc發來的數據，按照要求產生控制脈沖，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，接著進入住程序的死循環，等待中斷觸發。接收一個字節的數據，ri＝1，接著將ri清零。當單片機接收完數據后，標志位置1。將緩存中的數據存入控制的變量中，以便控制時使用（具體操作時先法數據幀再發啟動幀）。軟件控制流程如圖3所示。

結語

結合以上介紹的基于a3967slb的步進電機控制系統，在vc＋＋環境下，利用mscomm控件實現了pc與單片機之間的串行通信。實驗結果表明，用這種方式實現上位機對基于a3967slb的步進電機的控制系統進行精確的驅動可行有效。

本系統中，利用pc的豐富軟硬件資源和強大的系統功能，可進行一些數據處理、顯示等工作；而從控制器at89c52則用于實時控制。另外，該系統為開放式結構，便于系統升級。

　　
參考文獻：
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