内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
入同时起步。两个脉冲同时使开关管T1、T2导通，使高电压VH为电动机绕组供电。这使得绕组中的电流i迅速上升，电流波形前沿很陡，如图2.10所示的波形图。当脉冲UH降为低电平时，高压开关管T1截止，高电压被切断，低电压VL继续通过二极管D2为绕组供电。这种驱动电路的有点是：由于电路中没有串联电阻，而且绕组的电阻小，所以低电压只需数伏就可以为绕组提供较大的电流；缺点是：由于这种驱动在低频时电流有较大的上冲，所以电动机低频噪声较大，低频共振现象存在，且在高低压交接处有一个凹陷，这样会使得输出转矩下降。
UHT1D1+VLRD1LULT2驱动脉冲+VHUH
OULOitttO图2.9高低压法驱动原理图 图2.10高低压法驱动电流波形图
2.4.3 斩波驱动
斩波驱动电路的原理如图2.11所示。
UiUc比较器+-+vUaT1YD1T2RD2
图2.11 斩波驱动原理图
T2每导通一次，T1导通多次，绕组的电流波形为锯齿形。这样的驱动电路它的优点是：有效的抑制了共振，克服了高低压驱动绕组转矩下降的缺点，提高了电源效率和高频性能；缺点是：由于电流波形为锯齿形，所以会产生较大的电磁噪声。
16
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
2.4.4 细分驱动
由于步进电机的绕组产生的电磁力和绕组通电电流大小有关，假设通 电相的电流不是一步到位，而且断电相的电流也不是马上一步为0时，它们所产生的磁场合力会使步进电机的转子有一个新的平衡位置，这个新的平衡位置是在原来的步距范围内。也就是说，如果绕组中的电流的波形不再是一个近似方波，而是一个分成N个阶级的近似梯形波，则电流每升或降低一步时，转子转动一小步。当转子按照这样的规律转过N小步时，实际上相当于它转过了一个步距角，它的各相电流波形如图2.12所示。
OAABBBCCCDDtOIctOIbtIa图2.12细分驱动电流波形图
这种将一个步距角细分成若干小步的驱动方法就称为细分驱动。这种驱动电路的优点：大大提高了步进电机对执行机构的控制精度，同时减小或消除了噪声、振荡和转矩波动。是一种比较理想的驱动方式。 2.4.5 集成电路驱动
集成电路驱动就是将驱动电路集成在一块芯片上，它们大多都集驱动和保护于一体。目前，已有多种步进电机驱动集成电路芯片，作为小功率步进电机驱动的专用驱动芯片，被广泛应用于小型仪表、计算机外设等领域，使用起来非常方便。可以说驱动电路集成化已经成为驱动电路的一种趋势。具体的芯片如：UCN5804B等。
经过以上的比较介绍，本设计采用单电压驱动。
17
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
2.5 基于单片机的步进电机调速
2.5.1 AT89C51单片机简介
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机片内4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可为你提供许多高性价的应用场合，可灵活的应用于各种控制领域。
主要性能参数：
·与MCS-51产品指令系统的全兼容 ·4k字节可重擦写Flash闪速存储器 ·1000次可擦写周期 ·全静态操作：0Hz-24MHz ·三级加密程序存储器 ·128×8字节内部RAM ·32个可编程I/O口线 ·2个16位定时/计数器 ·6个中断源
·可编程串行UART通道 ·低功耗空闲和掉电模式
18
P1.0P1.1P1.1P1.1P1.1P1.1P1.1P1.1P3.7P3.2P3.3P3.4P3.5x1x2resetALEPSEN123456781617121314151918930293938373635343332AT89C5112122232425262728311011P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7vppP3.0/RXDP3.1/TXD 图2.13 单片机AT89C51 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
（1）AT89C51引脚功能说明：
·Vcc：电源电压 ·GND：地
·P0口：PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。
·P1口：P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流（I）。Flash编程和程序校验期间，P1口接收8位地址。
·P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输入缓冲极可以驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时和作为输出口，作输出口时，因为存在内部上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储器或1位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口线的内容（也既特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高地址和其他控制信号。
·P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2.1所示：
19