毕业设计-步进电机细分驱动电路设计.doc

浙江树人大学 设计论文 题目：步进电机细分驱动电路设计 学院：信息科技学院 班级： 姓名： 学号： 摘要： 由PIC16F876控制的步进电机细分驱动电路的设计，该电路主要包括单片机控制电路、斩波电路、功率驱动电路及温度报警与限流电路等。给出了细分驱动电路的设计原理及其实现的方法，提出细分按照线性加正弦规律的方法输出阶梯电压，经脉宽调制(PWM)输出各相驱动信号，实现细分驱动信号波形。应用于天文望远镜的90BF003步进电机驱动，性能良好。 关键词：步进电机、单片机、细分电路 Abstract： A design of micro—step driving circuit of step motor based on PIC16F876 is presented．The circuit includes chopping circuit，the power drive circuit，temperature measurement circuit and current—limit circuit．The design principle isgiven in detail．This circuit is applied to drive 90BF003 step motor for an astronomy telescope． Key words:step motor,PIC16F876,micro—stepping 引言： 步进电机是一种，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器 　　 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 图为步进电机细分驱动电路原理框图 单片机控制电路主要包括PIC16F876单片机、产生步进脉冲输出的斩波电路和产生电机相信号的相控电路以及其他一些相关电路。单片机通过中断接口接收步进 脉冲和方向信号，根据方向信号和步进脉冲的顺序，输出阶梯电压细分值和相控信号。斩波电路由D／A转换电路、取样电压放大电路和脉宽调制电路(PWM)组 成。D／A转换电路将单片机输出的电压细分值转换为模拟量，作为比较参考电压，加在脉宽调制电路同相输入端，与取样电压放大电路的输出值进行比较，由脉宽调制电路产生恒频调宽脉冲，作为步进电机的脉冲信号。 为了防止驱动电路的过流和过热，系统中设计了限温报警电路和限流报警电路。当驱动电路温度超过设定值或电机的相电流超过设定值时，报警电路产生报警信号，让单片机关断各相的驱动信号，暂停输出。为了适应不同相数的电机和选择不同的细分数，系统中设计了相选／细分选择电路，在每次加电之前通过拨动开关来设置相数和细分数，单片机自动识别。 功率放大驱动电路采用经典的高低电压功率场效应管对管实现，附加相电流取样电路和温度传感电路。 硬件电路设计 2.1 PIC介绍 PIC 系列单片机是美国Microchip 公司的产品。它系用精简指令集（RISC），哈佛总线结构、2 级流水线取指令方式，具有实用、低价、指令集小、简单易学、低功耗、高速度、体积小、功能强等优点，体现了单片机发展的一种新趋势，深受用户的欢迎，已逐渐成为8位单片机的新潮流。 PIC 的发送过程 1.初始化波特率 与波特率有关的寄存器有两个：TXSTA 的BBGH 位和SPBRG，其中前者为高速波 特率使能位，TXSTA.BBGH=1，设置为高速；TXSTA.BBGH=0 则表示设置为低速。 后者为波特率的值，其计算方式为： FOSC/（64（x+1）） ……低速 波特率 = FOSC/（16（x+1）） ……高速 其中 FOSC 为晶振频率，x 为填入SPBRG 寄存器中的值。 2.USART 模块使能 首先选择通讯方式 TXSTA.SYNC=0 为异步方式，TXSTA.SYNC=1 为同步方式。然后将 RCSTA.SPEN 设置为1，从而使能串行通讯模块。 若用到 TXIF 中断，则PIEI.TXIE 需要置1 使能，TXIF 中断是PIC16F8