1. 步进电机的作业原理

　　该步进电机为一四相步进电机，选用单极性直流电源供电。只需对步进电机的各相绕组按适宜的时序通电，就能使步进电机步进翻滚。图1是该四相反响式步进电机作业原理暗示图。

　　图1 四相步进电机步进暗示图

　　开端时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，一同，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极发作错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极发作错齿。

　　当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，因为C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子翻滚，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组发作错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极

发作错齿。顺次类比，A、B、C、D四相绕组轮番供电，则转子会沿着A、B、C、D方向翻滚。

　　四相步进电机依照通电次第的纷歧样，可分为单四拍、双四拍、八拍三种作业办法。单四拍与双四拍的步距角持平，但单四拍的翻滚力矩小。八拍作业办法的步距角是单四拍与双四拍的一半，因而，八拍作业办法既能够坚持较高的翻滚力矩又能够跋涉操控精度。

　　单四拍、双四拍与八拍作业办法的电源通电时序与波形别离如图2.a、b、c所示：

　　图2.步进电机作业时序波形图　　

　　2.依据AT89C2051的步进电机驱动器体系电路原理

　　图3 步进电机驱动器体系电路原理图　　

　　AT89C2051将操控脉冲从P1口的P1.4～P1.7输出，经74LS14反相后进入9014，经9014拓宽后操控光电开关，光电隔绝后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流拓宽，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机跟着纷歧样的脉冲信号别离作正转、回转、加速、减速和接连等动作。图中L1为步进电机的一相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的意图是为了在办法2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。

　　图3中的RL1～RL4为绕组内阻，50Ω电阻是一外接电阻，起限流作用，也是一个改善回路时刻常数的元件。D1～D4为续流二极管，使电机绕组发作的反电动势经过续流二极管(D1～D4)而衰减掉，然后保护了功率管TIP122不受损坏。

　　在50Ω外接电阻上并联一个200μF电容，能够改善写入步进电机绕组的电流脉冲前沿，跋涉了步进电机的高频功用。与续流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时刻常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时刻变小，也起到跋涉高频作业功用的作用。

　　3.软件方案

　　该驱动器依据拨码开关KX、KY的纷歧样组合有三种作业办法供挑选：

　　办法1为接连办法：P3.5(INT1)为步进脉冲输入端，P3.7为正回转脉冲输入端。上位机(PC机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。

　　办法2为串行通讯办法：上位机(PC机或单片机)将操控指令发送给驱动器，驱动器依据操控指令自行完毕有关操控进程。

　　办法3为拨码开关操控办法：经过K1～K5的纷歧样组合，直接操控步进电机。

　　当上电或按下复位键KR后，AT89C2051先查看拨码开关KX、KY的状况，依据KX、KY 的纷歧样组合，进入纷歧样的作业办法。以下给出办法1的程序流程框图与源程序。

　　在程序的编制中，要分外留心步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能滑润过渡，不至于发作错步，应在每一步中设置象征位。其间20H单元的各位为步进电机正转象征位;21H单元各位为回转象征位。在正转时，不只给正转象征位赋值，也一同给回转象征位赋值;在回转时也如此。这么，当步进电机换向时，就能够上一次的方位作为起点反向运动，避免了电机换向时发作错步。

　　图4 办法1程序框图

　　

　　办法1源程序：

　　MOV 20H,#00H ;20H单元置初值，电机正转方位指针

　　MOV 21H,#00H ;21H单元置初值，电机回转方位指针

　　MOV P1,#0C0H ;P1口置初值，避免电机上电短路

　　MOV TMOD,#60H ;T1计数器置初值,开接连

　　MOV TL1,#0FFH

　　MOV TH1,#0FFH

　　SETB ET1

　　SETB EA

　　SETB TR1

　　SJMP $

　　;***********计数器1接连程序************

　　IT1P: JB P3.7,FAN ;电机正、回转指针

　　;*************电机正转*****************

　　JB 00H,LOOP0

　　JB 01H,LOOP1

　　JB 02H,LOOP2

　　JB 03H,LOOP3

　　JB 04H,LOOP4

　　JB 05H,LOOP5

　　JB 06H,LOOP6

　　JB 07H,LOOP7

　　LOOP0: MOV P1,#0D0H

　　MOV 20H,#02H

　　MOV 21H,#40H

　　AJMP QUIT

　　LOOP1: MOV P1,#090H

　　MOV 20H,#04H

　　MOV 21H,#20H

　　AJMP QUIT

　　LOOP2: MOV P1,#0B0H

　　MOV 20H,#08H

　　MOV 21H,#10H

　　AJMP QUIT

　　LOOP3: MOV P1,#030H

　　MOV 20H,#10H

　　MOV 21H,#08H

　　AJMP QUIT

　　LOOP4: MOV P1

,#070H

　　MOV 20H,#20H

　　MOV 21H,#04H

　　AJMP QUIT

　　LOOP5: MOV P1,#060H

　　MOV 20H,#40H

　　MOV 21H,#02H

　　AJMP QUIT

　　LOOP6: MOV P1,#0E0H

　　MOV 20H,#80H

　　MOV 21H,#01H

　　AJMP QUIT

　　LOOP7: MOV P1,#0C0H

　　MOV 20H,#01H

　　MOV 21H,#80H

　　AJMP QUIT

　　;***************电机回转*****************

　　FAN: JB 08H,LOOQ0

　　JB 09H,LOOQ1

　　JB 0AH,LOOQ2

　　JB 0BH,LOOQ3

　　JB 0CH,LOOQ4

　　JB 0DH,LOOQ5

　　JB 0EH,LOOQ6

　　JB 0FH,LOOQ7

　　LOOQ0: MOV P1,#0A0H

　　MOV 21H,#02H

　　MOV 20H,#40H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ1: MOV P1,#0E0H

　　MOV 21H,#04H

　　MOV 20H,#20H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ2: MOV P1,#0C0H

　　MOV 21H,#08H

　　MOV 20H,#10H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ3: MOV P1,#0D0H

　　MOV 21H,#10H

　　MOV 20H,#08H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ4: MOV P1,#050H

　　MOV 21H,#20H

　　MOV 20H,#04H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ5: MOV P1,#070H

　　MOV 21H,#40H

　　MOV 20H,#02H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ6: MOV P1,#030H

　　MOV 21H,#80H

　　MOV 20H,#01H

　　AJMP QUIT

　　LOOQ7: MOV P1,#0B0H

　　MOV 21H,#01H

　　MOV 20H,#80H

　　QUIT: RETI

　　END

　　4.定论

　　该驱动器经实验验证能驱动0.5N.m的步进电机。将驱动有些的电阻、电容及续流二极管的有关参数加以调整，可驱动1.2N.m的步进电机。该驱动器电路简略牢靠，构造紧凑，关于I/O口线与单片机本钱严峻的体系来说分外适用。