1. 步進電機的工作原理

gaibujindianjiweiyisixiangbujindianji，caiyongdanjixingzhiliudianyuangongdian。zhiyaoduibujindianjidegexiangraozuanheshideshixutongdian，jiunengshibujindianjibujinzhuandong。tu1是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。
開始時
，開關SB接通電源
，SA、SC
、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊
，同時
，轉子的1
、4號齒就和C
、D相繞組磁極產生錯齒，2、5號齒就和D
、A相繞組磁極產生錯齒。

當開關SC接通電源
，SB、SA
、SD斷開時
，由於C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1

、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A
、B相繞組產生錯齒
，2、5號齒就和A、D相繞組磁極

產生錯齒。依次類推，A
、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子會沿著A、B

、C、D方向轉動。

四相步進電機按照通電順序的不同

，可分為單四拍、雙四拍、八(ba)拍(pai)三(san)種(zhong)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)。單(dan)四(si)拍(pai)與(yu)雙(shuang)四(si)拍(pai)的(de)步(bu)距(ju)角(jiao)相(xiang)等(deng)
，但(dan)單(dan)四(si)拍(pai)的(de)轉(zhuan)動(dong)力(li)矩(ju)小(xiao)。八(ba)拍(pai)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)的(de)步(bu)距(ju)角(jiao)是(shi)單(dan)四(si)拍(pai)與(yu)雙(shuang)四(si)拍(pai)的(de)一(yi)半(ban)，因(yin)此(ci)，八(ba)拍(pai)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)既(ji)可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)較(jiao)高(gao)的(de)轉(zhuan)動(dong)力(li)矩(ju)又(you)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。

單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2.a、b、c所示：
AT89C2051將控製脈衝從P1口的P1.4～P1.7輸出，經74LS14反相後進入9014，經9014放大後控製光電開關，光電隔離後，由功率管TIP122將脈衝信號進行電壓和電流放大

，驅動步進電機的各相繞組。使步進電機隨著不同的脈衝信號分別作正轉、反轉
、加速、減速和停止等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振
，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈衝信號周期的影響。

圖3中的RL1～RL4為繞組內阻，50Ω電阻是一外接電阻，起限流作用
，也是一個改善回路時間常數的元件。D1～D4為續流二極管
，使電機繞組產生的反電動勢通過續流二極管（D1～D4）而衰減掉
，從而保護了功率管TIP122不受損壞。

在50Ω外接電阻上並聯一個200μF電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈衝前沿
，提高了步進電機的高頻性能。與續流二極管串聯的200Ω電阻可減小回路的放電時間常數，使繞組中電流脈衝的後沿變陡，電流下降時間變小
，也起到提高高頻工作性能的作用。

2.軟件設計

該驅動器根據撥碼開關KX、KY的不同組合有三種工作方式供選擇：

方式1為中斷方式：P3.5（INT1）為步進脈衝輸入端，P3.7為正反轉脈衝輸入端。上位機（PC機或單片機）與驅動器僅以2條線相連。

方式2為串行通訊方式：上位機（PC機或單片機）將控製命令發送給驅動器，驅動器根據控製命令自行完成有關控製過程。

方式3為撥碼開關控製方式：通過K1～K5的不同組合，直接控製步進電機。

當上電或按下複位鍵KR後
，AT89C2051先檢測撥碼開關KX
、KY的狀態，根據KX
、KY 的不同組合
，進入不同的工作方式。以下給出方式1的程序流程框圖與源程序。

在zai程cheng序xu的de編bian製zhi中zhong，要yao特te別bie注zhu意yi步bu進jin電dian機ji在zai換huan向xiang時shi的de處chu理li。為wei使shi步bu進jin電dian機ji在zai換huan向xiang時shi能neng平ping滑hua過guo渡du，不bu至zhi於yu產chan生sheng錯cuo步bu
，應ying在zai每mei一yi步bu中zhong設she置zhi標biao誌zhi位wei。其qi中zhong20H單元的各位為步進電機正轉標誌位;21H單元各位為反轉標誌位。在正轉時，不僅給正轉標誌位賦值，也同時給反轉標誌位賦值;在反轉時也如此。這樣

，當步進電機換向時，就可以上一次的位置作為起點反向運動
，避免了電機換向時產生錯步。
3.步進電機細分驅動電路

weileduibujindianjidexiangdianliujinxingkongzhi

，congerdadaoxifenbujindianjibujujiaodemude，renmenzengshejilehenduozhongbujindianjidexifenqudongdianlu。suizheweixingjisuanjidefazhan，tebieshidanpianjisuanjidechuxian
，weibujindianjidexifenqudongdailailebianli。muqian，bujindianjixifenqudongdianludaduoshudoucaiyongdanpianweijikongzhi。danpianjigenjuyaoqiudebujujiaojisuanchugexiangraozuzhongtongguodedianliuzhi
，bingshuchudaoshumozhuanhuanqi（DPA） 中，由DPA 把ba數shu字zi量liang轉zhuan換huan為wei相xiang應ying的de模mo擬ni電dian壓ya，經jing過guo環huan形xing分fen配pei器qi加jia到dao各ge相xiang的de功gong放fang電dian路lu上shang，控kong製zhi功gong放fang電dian路lu給gei各ge相xiang繞rao組zu通tong以yi相xiang應ying的de電dian流liu
，來lai實shi現xian步bu進jin電dian機ji的de細xi分fen。單dan片pian機ji控kong製zhi的de步bu進jin電dian機ji細xi分fen驅qu動dong電dian路lu根gen據ju末mo級ji功gong放fang管guan的de工gong作zuo狀zhuang態tai可ke分fen為wei放fang大da型xing和he開kai關guan型xing兩liang種zhong（見下圖5）。