基于A3972的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

　　控制電路

　　控制接口由三種控制信號(hào)組成，分別是方向控制信號(hào)、使能控制信號(hào)及切換控制信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用中按需要給出這三種控制信號(hào)的高低電平(5V)即可方便、有效地控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　控制部分的核心是單片機(jī)及其控制軟件，通過(guò)光隔電路接收由自動(dòng)收發(fā)卡機(jī)主控器給出的各種控制命令，結(jié)合細(xì)分選擇開(kāi)關(guān)的設(shè)置，按需求通過(guò)3線串行接口控制著步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分倍數(shù)、運(yùn)行脈沖頻率、正反轉(zhuǎn)、運(yùn)行速度、單次運(yùn)行線位移、啟停以及切換不同工位電機(jī)等。

　　該部分電路主要由單片機(jī)及其外圍電路組成(見(jiàn)圖2)。單片機(jī)選擇8051 單片機(jī)STC12C4052，具有速度高、可靠性高、在系統(tǒng)可編程等優(yōu)點(diǎn)。S1撥碼開(kāi)關(guān)為細(xì)分選擇開(kāi)關(guān)，根據(jù)S1的值可通過(guò)串口(STR、CLK、DATA)設(shè)置電機(jī)工作在整步、半步、1/4步、1/8步、1/16步、1/32、1/64等多種方式下。

　　驅(qū)動(dòng)電路

　　驅(qū)動(dòng)部分是電機(jī)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，本部分除可按命令完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加速啟動(dòng)、停止等功能外，還需考慮降低功耗和體積。印制電路板布線應(yīng)采用粗地線，A3972直接焊接在印制板上，可以提高電路的電氣性能和散熱性能。

　　A3972的外圍電路簡(jiǎn)單，只需要少量的外部元器件和幾根控制線就可構(gòu)成一個(gè)完整的微步距驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)電路(見(jiàn)圖3)。撥碼開(kāi)關(guān)S2用來(lái)設(shè)置橋輸出的最大負(fù)載工作電流ITRIPMAX = VREF/(Range × Rs)，不同的設(shè)置VREF的值不同。如撥碼開(kāi)關(guān)的第一位導(dǎo)通，則VREF=1.25(1+R10/R11)。其中Range由控制字0決定，本文中Range值為8，Rs值為0.22Ω。

　　切換電路

　　由于自動(dòng)收發(fā)卡機(jī)的設(shè)計(jì)是基于雙工位(工作通道)的，所以本驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部自帶電機(jī)切換電路，可以驅(qū)動(dòng)分時(shí)工作的兩路電機(jī)。切換部分由低功耗的MOS對(duì)管集成芯片及外圍電路組成(見(jiàn)圖4)。

　　電源(DC/DC變換)電路

　　為了使模塊的控制部分有一穩(wěn)定的工作環(huán)境(包括電壓穩(wěn)定、抗干擾等)，電源部分采用小功率DC/DC變換芯片做成24V—5V的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源(非隔離型)，供模塊內(nèi)控制部分使用。另加入過(guò)壓保護(hù)、電源方向保護(hù)電路，以提高可靠性，如圖5所示。V1為特快速整流二極管，這里可以起到電源方向保護(hù)的作用。D1的輸出電壓為VOUT=1.25(1+R2/R1)，給D2提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、安全的輸入電壓，再經(jīng)過(guò)D2電壓轉(zhuǎn)換為VOUT=1.25(1+R4/R5)即5V。