【精编】单片机与TA8435的步进电机细分控制

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1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 单片机与 TA8435的步进电机细分控制 单片机与 TA8435的步进电机细分控制 来源：单片机及嵌入式系统应用作者：大庆石油学院关学忠胡松时间： 2007-02-12 发布人 : 1 步进电机 步进电动机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲，步进电机就转一个 角度，因此非常适合单片机控制。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉 冲数，而不受负载变化的影响，电机则转过一个步距角，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度 高。 步进电动机有如下特点： 步进电动机的

2、角位移与输入脉冲数严格成正比。因此，当它转一圈后，没有累计误差，具有良好的跟随性。 由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既简单、廉价，叉非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环 节组成高性能的闭环数控系统。 步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。 速度可在相当宽的范围内平稳调整，低速下仍能获得较大转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，不能直接使用交流电源和直流电源。 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。 步进电机具有控制和机械结构简单的

3、优点。图1 是四相六线制步进电机原理图，这类步进电机既可作为四 相电机使用，也可做为两相电机使用，使用灵活，因此应用广泛。 步进电机有两种工作方式：整步方式和半步方式。以步进角18四相混合式步进电机为例，在整步方式 下，步进电机每接收一个脉冲，旋转18，旋转一周，则需要2OO个脉冲。在半步方式下，步进电机每接收 一个脉冲，旋转09，旋转一周，则需要4OO个脉冲。控制步进电机旋转必须按一定时序对步进电机引线输 入脉冲。以上述四相六线制电进电机为例，其半步工作方式和整步工作方式的控制时序如表1 和表 2 所列。 步进电机在低频工作时会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式，就能很好的解决这个问题

4、。步 进电机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀 的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分。一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力 矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。步进电机半步工作方式就蕴涵了细分的 工作原理。 实现细分方式有多种方法，最常用的是脉宽调制式斩波驱动方式，大多数专用的步进电机驱动芯片都采用 这种驱动方式，TA8435 就是其中一种芯片。 2 基于 TA8435H芯片的步进电机细分方式 2 1 TA8435 芯片特点 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持

5、 . TA8435是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，该芯片具有以下特点： 工作电压范围宽(10 40 v) ； 输出电流可达15 A( 平均 ) 和 25 A( 峰值 ) ； 具有整步、半步、14 细分、 18 细分运行方式可供选择； 采用脉宽调制式斩波驱动方式； 具有正反转控制功能； 带有复位和使能引脚； 可选择使用单时钟输入或双时钟输入。 从图 2 中可以看出， TA8435 主要由 1 个解码器、 2 个桥式驱动电路、2 个输出电流控制电路、2 个最大电 流限制电路、1 个斩波器等功能模块组成。 2.2 TA8435 细分工作原理 在图 3 中，第一个CK时钟周期时，

6、解码器打开桥式驱动电路，电流从VMA 流经电机的线圈后经RNFA后与 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 地构成回路，由于线圈电感的作用，电流是逐渐增大的，所以RNFB上的电压也随之上升。当RNFB 上的电压大 于比较器正端的电压时，比较器使桥式驱动电路关闭，电机线圈上的电流开始衰减，RNFB上的电压也相应减小； 当电压值小于比较器正向电压时，桥式驱动电路又重新导通，如此循环，电流不断的上升和下降形成锯齿波， 其波形如图3 中 IA 波形的第1 段。另外由于斩波器频率很高，一般在几十kHz， 其频率大小与所选用电容有关。 在 OSC 作用下电流锯齿波纹是非常

7、小的，可以近似认为输出电流是直流。在第2 个时钟周期开始时，输出电 流控制电路输出电压Ua达到第 2 阶段，比较器正向电压也相应为第2 阶段的电压，因此，流经步进电机线圈 的电流从第l 阶段也升至第二阶段2。电流波形如图IA 第 2 部分。第3 时钟周期，第4 时钟周期TA8435的工 作原理与第1、2 是一样的，只是又升高比较器正向电压而已，输出电流波形如图IA 中第 3、 4 部分。如此最 终形成阶梯电流，加在线圈B上的电流，如图3 中 IB。在 CK一个时钟周期内，流经线圈A和线圈 B的电流共 同作用下，步进电机运转一个细分步。 2 3 步进电机的应用 图 4 是单片机与TA8435相连

8、控制步进电机的原理图。引脚M1和 M2决定电机的转动方式：MI=0、M2=O ， 电机按整步方式运转；Ml=1、M2=0 ，电机按半步方式运转；M1=O 、M2=1 ，电机按14 细分方式运转；Ml=1、 M2=1 ， 电机按 l 8 步细分方式运转。 CW CWW 控制电机转动方向， CKl、 CK2时钟输入的最大频率不能超过5 kHz。 控制时钟的频率，即可控制电机转动速率。REFIN为高电平时，NFA和 NFB的输出电压为08 V ，REFIN为低 电平时， NFA和 NFB输出电压为05 V，这 2 个引脚控制步进电机输入电流，电流大小与NF端外接电阻关系 式为：， Io=Vref R

9、nf。图 4 中，设 REFIN=l，选用步进电机额定电流为04 A，Rl、R2选用 16 、 2W的 大功率电阻，O 、C两线不接。步进电机按二相双极性使用，四相按二相使用时可以提高步进电机的输出转矩。 D1D4快恢复二极管用来泄放绕组电流。 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 以下是利用TA8435控制步进电机的程序，实现采用l 8 细分方式控制步进电机顺时针方向转动的功能。 利用定时器1 向 TA8435输出脉冲，用来控制步进电机转速。 #include #define REFIN P1_5； #define M2 Pl_4 #define-M1 Pl

10、_3； #defineCW Pl_2 ； #define CLK2 Pl_1； #deflne CLKl P1_O; void C10cklrqHandler(void)interrtlDt 3 定时器1 中断程序 CLK2=!CLK2； 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . TH0=0 xef; TL0=0 xff; void main() PO=0 x00 ； TMOD=0 x00; EA=l： ETl=h TRl=1： REFlN=0； M2=O ： M1=1 ： 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . CLKl=l ：

11、CW=l for( ；;) ； 3 结 论 本文介绍了步进电机的特点和TA8435芯片工作原理。使用细分方式可以提高步进电机的控制精度，降低 步进电机的振动和噪声。因此，在低频工作时，可以选用1 4细分或 18 细分模式，以降低系统的振动和噪 声。当系统需要在高速工作时，细分模式就有可能达不到要求的速度，这时可以选用整步或半步方式。在速度 较高时，在整步或半步工作模式下，步进电机运行稳定，振动小，噪声也小。TA8435在细分、半步、整步几种 工作模式之间的切换是相当容易的。使用TA8435控制步进电机具有价格低、控制简单、工作可靠的特点，所 以具有很高的推广价值和广阔的应用前景。 TX-1C

12、51 单片机学习板 (含天祥老师视频教程 ) 一.51 系列单片机实验板(串口或者USB 口直接下载程序) 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 本实验板使用的是STC 公司生产的STC89C52RC 单片机 ,它是一款性价比非常高的单片机，它完全兼容A TMEL 公司的 51 单片机，除此之外它自身还有很多特点，如：无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、 强抗干扰等。 其次 STC 公司的单片机内部资源比起ATMEL 公司的单片机来要丰富的多，它内部有1280 字节的 SRAM 、 8-64K 字节的内部程序存储器、2-8K 字节的 ISP 引导码、除P

13、0-P3 口外还多 P4 口 (PLCC 封装 )、片内自带8 路 8 位 AD(AD 系列 )，片内自带EEPROM 、片机自带看门狗、双数据指针等。目前STC 公司的单片机在国内市 场上的占有率与日俱增,有关 STC 单片机详情请查看 . TX 系列单片机开发板可完全做为各种51 单片机的实验板，用汇编语言或C 语言对其进行编程。当用ST C 公司的单片机时，直接用产品套件附带的串口线将开发板与计算机串口相连，按照 STC 单片机下载操作教程 便可下载程序，而且下载速度比起其它下载工具要快的多。 二 TX-1C 实验板基本配置 1、89C52 单片机，支持USB 口或者是串口两种下载程序方

14、式，也就是你不用买单片机烧写器也能够随时 烧写程序到你的片子里查看您编写的程序状况。 2、6 位数码管（做动态扫描及静态显示实验）。 3、8 位 LED 发光二极管（做流水灯实验）。 4、MAX232 芯片 RS232 通讯接口（可以做为与计算机通迅的接口同时也可做为STC 单片机下载程序的接 口） 5、USB 供电系统，直接插接到电脑USB 口即可提供电源，不需另接直流电源。 6、蜂鸣器（做单片机发声实验） 7、ADC0804 芯片（做模数转换实验）。 8、DAC0832 芯片 (做数模转换实验) 9、PDIUSBD12 芯片 (USB 设备开发 ,如单片机读写U 盘,自制 U 盘,自制 M

15、P3 等,还可通过此芯片让计算机 与单片机传输数据）。 10、USB 转串口芯片，直接由计算机USB 口下载程序至单片机， 11、DS18B20 温度传感器，（初步掌握单片机操作后即可亲自编写程序获知当时的温度） 12、AT24C02 外部 EEPROM 芯片 (IIC 总线元件实验) 13、字符液晶1602 接口。（可显示两行字符） 14、图形液晶12864 接口（可显示任意汉字及图形） 15、4*4 矩阵键盘另加四个独立键盘（键盘检测试验）。 16、单片机32 个 IO 口全部引出，方便自己进行自由扩展。 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 17、锁紧装

16、置 ,非常方便主芯片的安装及卸取 18、大部分元件采用贴片封装，有效的节省了系统空间。元器件的选择采用软件选通，无跳线跳接，具有 极强的系统综合性。 19、光盘中含本实验板所有例程。赠送伟褔仿真软件，easy 51pro 下载软件， STC 单片机程序下载软件， KEIL51 等及所有电路图、实验板详细使用教程，下载教程等。 三.自带在线仿真功能 TX 系列学习板可直接安装在线仿真芯片SST89E564RD,用户可不必再花钱买价格昂贵的仿真器,将仿真芯片 安在实验上后便可直接进行在线单步,全速调试等 . 仿真芯片的作用：仿真芯片可以实现计算机与实验板之间的真正在线调试，用KEIL 软件连接好仿真器后 可以在软件调试模式下进行单步的执行指令、可设置断点、等。每执行一条指令都可看见实验板的运行状态， 并且可随时查看各个变量的值，对初学者非常有帮助。如果不使用仿真芯片而直接使用板上单片机调试程序只 能全速执行指令，通过实验板现象来重新修改程序，再次下载。TX 系列学习板使用仿真功能时只需要把原来 板上的单片机拔下，按