步进脉冲的调频方法

　　0 引言

　　步进电机是一种数字电机，在经济型数控机床及自动化设备中应用广泛。控制步进电机的转动需要3个要素：方向、转角和转速。对于含

　　有硬件的驱动电源，方向取决于控制器送出的方向电平的高或低。转角取决于控制器送出的步进脉冲的个数。而转速则取决于控制器发出的步进脉冲之间的时间间隔。在步进电机的控制中，方向和转角控制简单，而转速控制则比较复杂。步进电机工作时，失步或过冲直接影响其定位精度。在设计系统的时候，除了应正确选择步进电机和驱动电源之外，还必须对步进电机控制脉冲的频率进行调节。由于步进电机的转速正比于控制脉冲的频率，所以调节步进电机脉冲频率，实质上就是调节步进电机速度。

　　本文将具体讨论步进电机的速度调节问题，并结合实例给出软件实现的方法。

　　1 步进脉冲的调频方法

　　对步进电机控制的一个中心问题就是速度调节。即产生一系列频率可调的步进脉冲序列，送到驱动电源，控制电机绕组的轮流通电，实现电机的转动。脉冲序列的产生用微处理器实现，有软件延时和硬件定时两种方法。

　　(1)软件延时：通过调用标准的延时子程序来实现。假定控制器基于AT89S52单片机 ，晶振频率为12 MHz，那么可以编制一个标准的延时

　　子程序如下：

　　该子程序的入口为(0E)(0D)两个字节，若需要20000 us的延时，则给(0E)(0D)两个字节赋值4E20H，即执行下面程序：

　　MOV 0EH，#4EH ；20 000的十六进制码为4E20。

　　MOV 0DH．#20H

　　CALL DELAY ；调用标准延时子程序DELAY。

　　若要控制步进电机走100步，每两步之间延时20 000 s，则汇编程序为：

　　MOV 0FH，#100D ；准备走100步。

　　CONTI： CALL I_STEP ；电机走一步(调用电机的脉冲分配子程序)

　　MOV 0EH，#4EH ；20 000的十六进制码为4E20。

　　MOV 0DH，#20H

　　CALL DELAY ；相邻步之间的延时(决定电机的转速)。

　　DJNZ 0FH，CONTI ；循环次数减1后，若不为0则继续，循环100次。

　　可以看出，采用软件延时方法实现速度调节的优点是程序简单，思路清晰，不占用硬件资源。缺点是浪费CPU的宝贵时间，在控制电机转动的过程中，CPU不能做其它事。

　　(2)硬件定时：假定控制器仍为AT89S52单片机，晶振频率为12 MHz，将AT89S52的TD作为定时器使用，设定T0工作在模式1(16位定时／

　　计数器)。今要求它能定时地发出步进脉冲，其定时中断产生的脉冲序列的周期(即步进电机的脉冲间隔)假定为20 000 s，则可算出TD所对应

　　的定时常数为B1E0H，CPU相应的程序如下：

　　主程序：

　　MOV TMOD，#01H ；设T0取工作模式1。

　　MOV TH0．#0B1H ；装入定时常数高8位。

　　MOV TLO，#0E0H ；装入定时常数低8位。

　　SETB TR0 ；启动T0定时。

　　SETB ET0 ；允许T0中断。

　　SETB EA ；允许CPU中断。

　　$ ；CPU等待T0的定时到。

　　中断服务程序：

　　CLR ET0 ;关T0中断。

　　CALL I_STEP ；控制电机走一步(调用电机的脉冲分配子程序)。

　　RETI ；T0中断返回。

　　本例中，只要改变T0 的定时常数，就可实现步进电机的调速。这种方法既需要硬件(T0定时器)又需要软件来确定脉冲序列的频率，所以是

　　一种软硬件相结合的方法。它的缺点是占用了一个定时器。在比较复杂的控制系统中常采用定时中断的方法，这样可以提高CPU的利用率。