基于L297/298步进电机单片机接口-文章-单片机-基础知识

基于L297/298步进电机单片机接口

时间:11-19 15:04 阅读:877次

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简介：作为混合式步进电机的驱动器，基于L297/298驱动芯片的组合是较为常见的一种。本文较为详细得论述了基于该种驱动器下混合式步进电机的三种工作模式，给出了相应的单片机接口方案，在该方案中包括了接口的硬件电路与接口的软件编程。

引言

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步距角）。通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机分为三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度;反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大;混合式步进电机混合了永磁式和反应式的优点。它分为两相和五相，两相混合式步进电机步距角一般为1.8度而五相混合式步进电机步距角一般为0.72度。其中混合式步进电机的应用最为广泛[1]。

基于L297/298驱动芯片的两相双极性混合式步进电机驱动器（见图1），采用恒流斩波图1：L297/298驱动器方式驱动，每相电流可达2A。其中L297是步进电机控制器，适用于双极性两相步进电机或单极性四相步进电机的控制。用L297输出信号可控制L298双桥驱动集成电路，用来驱动电压最高为46V，总电流为4A以下的步进电机。L297也可用来控制由达林顿管组成的分立电路，以驱动更高电压，更大电流的步进电机。L297只需要时钟、方向和模式输入信号，相位由内部产生，从而减轻了微处理器和程序设计的负担。L297采用固定斩波频率的PWM恒流斩波方式工作。L297主要由译码器，两个固定斩波频率的PWM恒流斩波器以及输出控制逻辑组成[2]。L298是用来驱动步进电机的集成电路，采用双全桥接方式驱动，由于是双极性驱动，步进电机的定子励磁绕组线圈可以完全利用，使步进电机达到最佳的驱动[3]。

1原理

基于L297/298驱动器的混合式步进电机有三种不同的工作模式：即半步模式（HALFSTEP）（见图2）、整步一相励磁模式（FULLSTEPONEPHASEON）（见图3）、整步两相励磁模式（FULLSTEPTWOPHASEON）（见图4）。步进电机工作于半步模式时，其内部定子绕组的励磁是一相与两相相间的，此时步进电机每接受一个脉冲，只转过半个步距角。步进电机工作于半步模式时，步进电机所获得的转距较常规值偏小。步进电机工作于整步一相励磁模式时，其内部定子绕组的励磁在任何一个时刻都是一相的，此时步进电机每接受一个脉冲，转过一个步距角。步进电机工作于整步一相励磁模式时，步进电机获得常规转距。步进电机工作于整步两相励磁模式时，其内部定子绕组的励磁在任何一个时刻都是两相的，此时步进电机每接受一个脉冲，转过一个步距角。步进电机工作于整步两相励磁模式时，步进电机获得的转距相对前两种而言是最大的[4]。

L297的核心是其内部的译码器，通过译码器L297产生三种相序信号，以对应三种不同的工作模式。译码器受L297的方向输入引脚信号和半步方式/整步方式输入引脚信号所控制。译码器内部是一个3BIT的计数器，加上一些组合逻辑，产生每周期8步的格雷码时序信号（见图5），此即半步模式的时序信号，此时L297的输入引脚信号取高电平。若引脚取低电平，则得到整步工作模式。如果引脚是在译码器的八步格雷码时序信号的奇数状态位时取低电平的，则得到整步两相励磁模式;如果引脚是在译码器的八步格雷码时序信号的偶数状态位时取低电平的，则得到整步一相励磁模式。