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按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用硬件构成的环形分配器，通常称硬环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本 控制包括转向控制和速度控制两个方面。
步进电机根据磁极对数可以分为二相、三相等更多的相数。本次控制的步进电机为二相四线式，具体的型号为42BYGHW609。42BYGHW609步进电机的具体参数如表2-1。
表2-1 步进电机参数
相步矩机身电角 电机型号 ((mm) (°) V) 42BYGHW609 1.8 40 3.4 1.7 2 3 3400 4 54 220 0.2 ) Ω) 长 压 (A ( (mH) (g.cm) (NO.) ㎡) 流 阻 相电感 静力矩引线数量(g.c(g.cm) 相电相电转动惯定位力矩重量(kg) 步进电机的工作方式有两种，一种是八拍的工作方式表2-2，一种是四拍的工作方式表2-3。
表2-2 八拍工作方式
步数 1 2 3 4 5 6 7 8 A 1 1 0 0 0 0 0 1 A- 0 0 0 1 1 1 0 0 B 0 1 1 1 0 0 0 0 B- 0 0 0 0 0 1 1 1
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表2-3 四拍工作方式 步数 1 2 3 4 A 1 0 0 1 A- 0 1 1 0
步进电机的正反转控制是将其相拍的工作方式改变，就是从最后一步到第一步进行工作。单片机里面是通过输出的高低电平来控制步进电机各相的通电顺序。步进电机的速度控制是通过的单片机单位时间输出的脉冲多少实现的，单位时间输出的脉冲越多步进电机的速度越快。
B 1 1 0 0 B- 0 0 1 1 2.2.4 步进电机细分驱动原理
在国外，对于步进系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。但在国，广大用户对细分还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能。
步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为3A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机每运行一步，其绕组的 电流将从0突变为3A或从3A突变到0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器，在10细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组的电流变化只有0.3A而不是3A，且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流，所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高。
注意，国有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，所以一定要分清两者的本质不同：
1．平滑并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以平滑并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的。
2．电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。
步进电机作为电磁机械装置，其进给的分辨率取决于细分驱动技术。采用
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软件细分驱动方式，由于编程的灵活性、通用性，使得步进细分驱动的成本低、效率高，要修改方案也易办到。同时，还可解决步进电机在低速时易出现的低频振动和运行中的噪声等。但单一的软件细分驱动在精度与速度兼顾上会有矛盾，细分的步数越多，精度越高，但步进电机的转动速度却降低；要提高转动速度，细分的步数就得减少。为此，设计了多级细分驱动系统，通过不同的细分档位设定，实现不同步数的细分，同时保证了不同的转动速度。
步进电机控制中已蕴含了细分的机理。如三相步进电机按A→B→C……的顺序轮流通电， 步进电机为整步工作。而按A→AC→C→CB→B→BA→A……的顺序通电，则步进电机为半步工作。以A→B为例，若将各相电流看作是向量，则从整步到半步的变换，就是在IA与IB之间插入过渡向量IAB，因为电流向量的合成方向决定了步进电机合成磁势的方向，而合成磁势的转动角度本身就是步进电机的步进角度。显然，I AB的插入改变了合成磁势的转动大小，使得步进电机的步进角度由θb变为0.5 θb，从而也就实现了2步细分。由此可见，步进电机的细分原理就是通过等角度有规律的插入电流合成向量，从而减小合成磁势转动角度，达到步进电机细分控制的目的。
三相步进电机的A相与B相之间插入合成向量AB，则实现了2步细分。要再实现4步细分，只需在A与AB之间插入3个向量I1、I2、I3，使得合成磁势的转动角度θ1=θ2=θ3=θ4，就实现了4步细分。但4步细分与2步细分是不同的，由于I1、I2、I3 3个向量的插入是对电流向量IB的分解，故控制脉冲已变成了阶梯波。细分程度越高，阶梯波越复杂。
在三相步进电机整步工作时，实现2步细分合成磁势转动过程为IA→IAB→IB；实现4步细分转动过程为IA→I2→IAB……；而实现8步细分则转动过程为IA→I1→I2→I3→IAB……。可见，选择不同的细分步数，就要插入不同的电流合成向量。
系统由主机、键盘输入系统、步进显示系统、步进控制系统组成。主机采用STC89C52单片机，其为低功耗的8位单片机，片有一个8K字节的Flash可编程、可擦除、只读存储器，故可简化系统构成，且可满足本系统数据存储空间的要求。主机接收串行口送来的步进控制数据，并对其进行处理，以实施步进控制。键盘输入系统是用来输入控制所需的细分档位。系统设计时，考虑到随着细分的精确化，如128步细分时，步距角达到足够小，能满足各种步进要求，故以2的整数次幂作为细分基准。步进显示系统由液晶显示器显示当前细
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分档位和细分后的步进角等参数。为了减少电路的复杂性，该显示器显示的最小单位规定为1。步进控制系统由D/A转换部分和驱动系统组成。D/A转换部分包括３片DAC0830集成芯片和数据锁存系统。DAC0830转换分辨率是8位，该芯片具有与微处理器兼容、价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。D/A转换部分的功能是将二进制代码表示的阶梯波数值转换为相应的电流值输出，经驱动系统放大，控制步进电机转动。驱动系统采用三级管实现电流放大。 细分的实现过程，就是插入电流合成向量和转换电流合成向量的过程。电流合成向量转化的前提是合成向量的插入。在系统中，由主机根据设定的细分档位，计算出相关参数，经查表生成相对应的阶梯波，即插入了电流合成向量。在正转或反转的控制信号下，阶梯波脉冲由输出端口经锁存系统送入D/A转换器件DAC0830进行电流合成向量的转化，输出对应的电流值，经驱动放大控制步进电机，从而实现了细分驱动。
要在细分的基础上实现多级细分，就必须针对不同的细分档位生成不同的阶梯波。为此，该系统采用了循环增量查表法。首先建立阶梯波数值存储表格，有两种方法，一种是针对每种细分方式建立相应的表格，其特点是细分种类多样，但表格所占空间较大；另外一种，也就是该系统采用的，以最大细分档位对应的步数仅建立一个表格，大大减少了所需的存储空间，并减少了程序运行中的不稳定因素。在具体控制中，该系统通过设定循环增量基数，使不同的细分档位对应不同的细分步数，实现了多级细分驱动。
循环增量基数是指针对不同的细分档位，实现等间隔寻址时相应跳跃的步数。循环增量基数是在细分档位设定后，由相应的计算公式得到。由于该系统最大细分步数为128步，即表格最大长度为128个字节，若细分步数为m步，则循环增量基数为LB=(128/m)-1。不同的档位对应不同的循环增量基数，同一表格就产生了多级细分所需的阶梯波。
另外，在整步控制的基础上，若细分为m步，对每m步运行中的各项电流值进行分析比较，可发现存在以下规律，即各相电流值的变化趋势，随着相位变化循环地出现，如表2-4。
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表2-4 细分控制中各相电流值变化规律
各相 A相 B相 C相
A→B 高→递减 增→加高 电流值=0 B→C 电流值=0 高→递减 增加→高 C→A 增加→高 电流值=0 高→递减 在表2-4中，每一种保持或变化都是持续m/2步，且可看出其良好的循环性。依据以上规律，在具体控制中，该系统单独对由A→B控制时各相相应的电流值变化，实现子程序控制，而对整体控制则采用圆周移位的方式实现，即随着合成磁势在A→B、B→C、C→A的转动，对同一输出地址，相应每m步的控制数据循环出现。采用这种方式，简化了实际控制程序，提高了控制效率。
2.3单片机控制电路
单片机 L297 L298 步进电机
图2-1 控制流程图
步进电机的控制系统是使用单片机，其控制流程见图2-1。在单片机里使用的芯片是STC公司生产的51系列的STC89C52。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口
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基于单片机的步进电机控制系统设计与制作毕业设计_说明
