利用8XC196MC波形发生器控制电机

2 控制步进电机原理

2.1 步进电机控制工作原理

步进电动机又称脉冲电动机，步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。每当输入一个脉冲，电动机就转动一个角度前进一步。因此，步进电动机输出的角位移与输入的脉冲数成正比，相应地转速与脉冲频率成正比。控制输入脉冲的数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序，就可以得到各种需要的运行特性，电机的位置和速度由导电次数 (脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。它们都广泛运用于数字控制系统中。

四相步进电机控制电路如图1，本方案使用了8XC196MC波形发生器的两组输出。它由输入电路、微处理器、功放电路等构成，控制驱动步进电机的时序是半步距时序。一个调制周期控制八拍。它的控制时序是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A(正转)，DA-D-CD-C-BC-B-BA-A-DA (反转)。

步距角：Qn=360°/8*转子齿数=360°/8*50=0.9°(转子齿数=50)，则步进电机转一圈所需的步进数：360°/0.9°=400，根据输入信息决定电机的转动。

2.2 电源一频率控制特性

电源一频率控制特性(AMP)数据表的建立，由于所加的是直流信号，故可以认为电流与电压成正比，控制电流也就是控制电压。当调制频率为0时，电流幅值最大，表格数据规化为65535(0FFFFH)，调制频率为400 Hz时，电流幅值数据为0，中间隔0.25 Hz取一个数据。最高调制频率为200 Hz，故表格包含数据801项数据，共占1 602字节。所以WG_COMP=AMP×WB_RELOAD/216.其中：WG_COMP是装入相比较寄存器的值;AMP是由表格查得的电流幅值; WG-RELOAD是载波周期。

2.3 程序框图

主程序初始化须设置允许CAPCOMP0(INT02)中断，允许EXTINT(INT14)中断，设置最小、最大调制频率，设置初始电流幅值，设置PWM载波周期，设置初始PWM占空比，开中断等。由输入电路装入调制频率，比较调制频率，并控制调制频率的极限在初始设置最大到最小范围内。查表取出AMP表中的数据，并计算再次节拍时间。CAPCOMP0中断子程序对电机的八拍转动特性进行控制输出，并在中断程序最后修改占空比和下一次中断时间。

3 结束语

本文利用单片机技术控制电机转动工作，使编程由复杂化走向简单化。INTEL公司的8XC196MC 系列是专门为电机高速控制所设计的一种16位微控制器，其后缀MC正是英文“电机控制器”(Motor Controller)的字头缩写，已被广泛用于电机的控制中。它具有性能高，功能全，用户使用方便等特点，尤其是高速的处理能力和对交流电的特殊应用，因此它必将在我国的智能领域控制广泛应用，也将带来可观的经济效益。