SM8954A单片机对步进电机的控制设计

引言 执行机构是指控制系统根据控制信号产生推力或位移的装置，它接受控制信号，使运动过程按预定要求正常执行。步进电机是将电脉冲信号转换为角位移的执行元件，其转子的转角与输入电脉冲数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数（即脉冲频率）成正比。步进电机的位移量与输入脉冲严格成比例，输入一个脉冲信号，电机就旋转一个规定的角度（称步距角）。由于控制简单，运行可靠，步进电机被广泛应用在各种控制装置中。 电机铁芯扭槽叠扣冲压控制系统是为实现模具加工智能化控制要求，为企业设计的实用性产品，其要求是对高速冲床附加一智能模具控制器，该控制器在不影响冲床原有的运行及控制的基础上，采集相关的输入信号，并实现对所冲模具的有效控制。本课题设计的控制器要求扭槽模具每冲一片后移动一个步距到达另一个特定位置，再冲另一片，连续冲出的铁芯片，经叠压后，形成所要求的扭槽形状。控制系统强调铁芯加工过程中的角度位移控制，希望具有足够高精度的步距角，并且运行稳定性好。控制系统选用了两相混合型步进电机作为位置控制机构，通过单片机的控制，将输入的脉冲信号线性的转换为位移量，从而控制电机铁芯的扭槽。

1控制系统的硬件组成 控制系统的硬件组成电路由SM8954A单片机、可编程并行接口8255、地址锁存器74ALS373、AT93C46 EEPROM、步进电机和电磁阀、液晶模块显示电路和键盘等组成。步进电机通过外围接口芯片8255A与单片机连接。 该控制系统选用的是SM8954A单片机。 SM8954A是台湾新茂公司（SyncMOS）推出的单片机，其兼容MCS一51单片机，此芯片有16Kbyte的FLASH、1Kbyte的数据存储器（RAM），4个8位的I／O口线，3个16位的定时器／计数器，6个中断源，一个全双工串行口，内置看门狗定时器（WDT），片内振荡器和时钟电路，具有低功耗、低成本、性能良好的优点。 本系统使用单片机的P3．2（#INT0）外部中断0请求端作为冲床冲头的位置信号，由此引脚引入中断，可控制步进电机是否启动等。

2步进电机及其驱动器的选用 步进电机可以用数字信号直接控制，很容易与微处理器相连接，随着数字控制系统的发展，步进电机的应用也越来越广泛。 步进电机需配置一个专用的电源供电，电源的作用是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电，即受输入的电脉冲控制而动作，这个专用电源称为驱动电源（或驱动电路）。步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进电机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。 该控制系统选用了北京斯达微步控制技术有限公司的86BYG250C型的两相混合型步进电机，选用的驱动器是该公司生产的和86BYG250C型步进电机相配套的MS一2H090M型驱动器。该驱动器采取先进的细分技术，使电机运行更加平稳。 86BYG250C步进电机的主要技术参数如表1所示：

表l 86BYG250C步进电机主要技术参数

MS一2H090M型驱动器的主要性能参数，如表2所示：

表2 MS一2H090M型驱动器的主要性能参数

3 MS一2H090M型驱动器与控制系统的接口 步进电动机的驱动器根据控制信号工作，控制系统提供的弱电信号放大为步进电机能够接受的强电流信号。控制系统提供给MS一2H090M型驱动器的信号主要有步进脉冲信号CP和方向电平信号DIR。

图1步进电机方向控制信号4 MS一2H090M型驱动器与步进电机的接口 MS一2H090M型驱动器用于驱动二相或四相混合式步进电机。电机的出线方式不同，与驱动器的连接也不同。在该控制系统中采用的电机86BYG250C为两相四根线电机，接法如图2所示。

图2步进电机与驱动器的连接

5结论 步进电机是一种易于精确控制的电机，由于其良好的性能而受到广泛的应用，其控制方法也多种多样。本文介绍了在电机铁芯扭槽叠扣冲压控制系统中，SM8954A单片机控制步进电机的实用电路，该系统成本不高，既简化了线路，降低了成本，又大大提高了可靠性。使用起来极为方便。