摘 要：作為混合式步進電機的驅(qū)動器，基于L297/298驅(qū)動芯片的組合是較為常見的一種。本文較為詳細得論述了基于該種驅(qū)動器下混合式步進電機的三種工作模式，給出了相應(yīng)的單片機接口方案，在該方案中包括了接口的硬件電路與接口的軟件編程。 關(guān)鍵詞：步進電機;L297/298;單片機 0 引言 　　步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進電機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步距角）。通過控制脈沖的個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的;通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 　　步進電機分為三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度;反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大;混合式步進電機混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它分為兩相和五相，兩相混合式步進電機步距角一般為1.8度而五相混合式步進電機步距角一般為 0.72度。其中混合式步進電機的應(yīng)用最為廣泛[1]。 [align=center] 圖1：L297/298驅(qū)動器[/align] 　　基于L297/298驅(qū)動芯片的兩相雙極性混合式步進電機驅(qū)動器（見圖1），采用恒流斬波 圖1：L297/298驅(qū)動器方式驅(qū)動，每相電流可達2A。其中L297是步進電機控制器，適用于雙極性兩相步進電機或單極性四相步進電機的控制。用L297輸出信號可控制L298雙橋驅(qū)動集成電路，用來驅(qū)動電 壓最高為46V，總電流為4A以下的步進電機。L297也可用來控制由達林頓管組成的分立電路，以驅(qū)動更高電壓，更大電流的步進電機。L297只需要時鐘、方向和模式輸入信號，相位由內(nèi)部產(chǎn)生，從而減輕了微處理器和程序設(shè)計的負擔(dān)。L297采用固定斬波頻率的PWM恒流斬波方式工作。L297主要由譯碼器，兩個固定斬波頻率的PWM恒流斬波器以及輸出控制邏輯組成[2]。L298是用來驅(qū)動步進電機的集成電路，采用雙全橋接方式驅(qū)動，由于是雙極性驅(qū)動，步進電機的定子勵磁繞組線圈可以完全利用，使步進電機達到最佳的驅(qū)動[3]。 1 原理 　　基于L297/298驅(qū)動器的混合式步進電機有三種不同的工作模式：即半步模式（HALF STEP）（見圖2）、整步一相勵磁模式（FULL STEP ONE PHASE ON）（見圖3）、整步兩相勵磁模式（FULL STEP TWO PHASE ON）（見圖4）。步進電機工作于半步模式時，其內(nèi)部定子繞組的勵磁是一相與兩相相間的，此時步進電機每接受一個脈沖，只轉(zhuǎn)過半個步距角。步進電機工作于半步模式時，步進電機所獲得的轉(zhuǎn)距較常規(guī)值偏小。步進電機工作于整步一相勵磁模式時，其內(nèi)部定子繞組的勵磁在任何一個時刻都是一相的，此時步進電機每接受一個脈沖，轉(zhuǎn)過一個步距角。步進電機工作于整步一相勵磁模式時，步進電機獲得常規(guī)轉(zhuǎn)距。步進電機工作于整步兩相勵磁模式時，其內(nèi)部定子繞組的勵磁在任何一個時刻都是兩相的，此時步進電機每接受一個脈沖，轉(zhuǎn)過一個步距角。步進電機工作于整步兩相勵磁模式時，步進電機獲得的轉(zhuǎn)距相對前兩種而言是最大的[4]。 　　L297的核心是其內(nèi)部的譯碼器，通過譯碼器L297產(chǎn)生三種相序信號，以對應(yīng)三種不同的工作模式。譯碼器受L297的方向輸入引腳信號和半步方式/整步方式輸入引腳信號所控制。譯碼器內(nèi)部是一個3BIT的計數(shù)器，加上一些組合邏輯，產(chǎn)生每周期8步的格雷碼時序信號（見圖5），此即半步模式的時序信號，此時L297的輸入引腳信號取高電平。若引腳取低電平，則得到整步工作模式。如果引腳是在譯碼器的八步格雷碼時序信號的奇數(shù)狀態(tài)位時取低電平的，則得到整步兩相勵磁模式;如果引腳是在譯碼器的八步格雷碼時序信號的偶數(shù)狀態(tài)位時取低電平的，則得到整步一相勵磁模式。 2 方案 　　基于L297/298驅(qū)動器的混合式步進電機工作模式的單片機接口硬件電路如圖所示（見圖6）。在圖6中L297的時鐘信號輸入引腳接單片機89C51的P1.3引腳，引腳接P1.6，引腳接P1.7。與該接口硬件電路相配合的軟件編程[5]如下：（僅以整步一相勵磁模式為例給出匯編語言源程序） [align=center] 圖6：單片機接口硬件電路[/align] 　　… 　　MOV TMOD,#11H 　　MOV TH1,#0D8H ;定時器1初始化,10ms中斷一次 　　MOV TL1,#0F0H 　　CLR P1.7 ;L297內(nèi)部計數(shù)器復(fù)位，計數(shù)初值為0101 　　NOP 　　NOP 　　SETB P1.7 　　SETB P1.3 ;第一個時鐘的高電平 　　SETB P1.6 ;設(shè)定當(dāng)前工作模式為半步模式 　　SETB TR1 　　LCALL TT ;第一個時鐘的低電平 　　LCALL TT ;第二個時鐘的高電平，即時序信號的偶數(shù)狀態(tài)位 　　NOP 　　NOP 　　CLR P1.6 ;置引腳為低電平，當(dāng)前工作模式為整步一相勵磁模式 　　LCALL TT ;第二個時鐘的低電平 　　… 　　TT： JNB TF1,TT 　　CLR TF1 　　CLR TR1 　　MOV TH1,#0D8H 　　MOV TL1,#0F0H 　　CPL P1.3 　　SETB TR1 　　RET 　　… 　　… 3 結(jié)論 　　該接口方案是針對小型重物的步進電機懸掛系統(tǒng)而設(shè)計研究的，接口電路簡單，對于混合式步進電機的工作模式可通過軟件編程加以方便的切換。尤其是對于步進電機轉(zhuǎn)距要求不太高的應(yīng)用場合，還可通過改變步進電機的工作模式，控制步進電機的發(fā)熱[6]。 　　本文作者創(chuàng)新點在于較為深入的研究了基于L297/298這種常用步進電機驅(qū)動芯片組合在實際應(yīng)用中的一個還未被充分認識的潛在優(yōu)勢，即L297的三種工作模式，并給出了相應(yīng)的單片機接口，從而能更好的發(fā)揮這種驅(qū)動芯片組合在混合式步進電機驅(qū)動中的應(yīng)用潛力，并提高了該驅(qū)動組合在不同工作場合下應(yīng)用的靈活性。 參考文獻： 　　[1]劉寶廷.步進電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997 　　[2]L297 STEPPER MOTOR CONTROLLERS[Z]. STMicroelectronics,2001 　　[3]L298 DUAL FULL-BRIDGE DRIVE[Z].STMicroelectronics，2000 　　[4]AN470 APPLICATION NOTE OF THE L297 STEPPER MOTOR CONTROLLER[Z]. STMicroelectronics,2003 　　[5]徐惠民,安德寧.單片微型計算機原理、接口及應(yīng)用（第二版）[M]. 北京郵電大學(xué)出版社,2000 　　[6]楊忠寶,林海波.基于80C196MC的步進電機斬波恒流均勻細分電路的實現(xiàn)[J].微計算機信息,2003,7:27-32