摘 要： 作為混合式步進電機的驅動器，基于L297/298驅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動器下混合式步進電機的三種工作模式，給出了相應的單片機接口方案，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化為角位移的執行機構。當步進電機驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（即步距角）。通過控制脈沖的個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的;通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

　　步進電機分為三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度; 反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，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式的優點。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用最為廣泛[1]。

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圖1：L297/298驅動器

　　基于L297/298驅動芯片的兩相雙極性混合式步進電機驅動器（見圖1），采用恒流斬波 圖1：L297/298驅動器方式驅動，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雙橋驅動集成電路，用來驅動電 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，相位由內部產生，從而減輕了微處理器和程序設計的負擔。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是用來驅動步進電機的集成電路，采用雙全橋接方式驅動，由于是雙極性驅動，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動[3]。

1 原理

　　基于L297/298驅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距較常規值偏小。步進電機工作于整步一相勵磁模式時，其內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，步進電機獲得常規轉距。步進電機工作于整步兩相勵磁模式時，其內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，步進電機獲得的轉距相對前兩種而言是最大的[4]。

　　L297的核心是其內部的譯碼器，通過譯碼器L297產生三種相序信號，以對應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。譯碼器內部是一個3BIT的計數器，加上一些組合邏輯，產生每周期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狀態位時取低電平的，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狀態位時取低電平的，則得到整步一相勵磁模式。

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2 方案

　　基于L297/298驅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）

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圖6：單片機接口硬件電路

　　…

　　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內部計數器復位，計數初值為0101

　　NOP

　　NOP

　　SETB P1.7

　　SETB P1.3 ;第一個時鐘的高電平

　　SETB P1.6 ;設定當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，即時序信號的偶數狀態位

　　NOP

　　NOP

　　CLR P1.6 ;置引腳為低電平，當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 結論

　　該接口方案是針對小型重物的步進電機懸掛系統而設計研究的，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距要求不太高的應用場合，還可通過改變步進電機的工作模式，控制步進電機的發熱[6]。

　　本文作者創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動芯片組合在實際應用中的一個還未被充分認識的潛在優勢，即L297的三種工作模式，并給出了相應的單片機接口，從而能更好的發揮這種驅動芯片組合在混合式步進電機驅動中的應用潛力，并提高了該驅動組合在不同工作場合下應用的靈活性。

參考文獻：

　　[1]劉寶廷.步進電動機及其驅動控制系統[M]. 哈爾濱工業大學出版社,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、接口及應用（第二版）[M]. 北京郵電大學出版社,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[J].微計算機信息,2003,7:27-32

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于L297/298的步进电机工作模式的单片机接口的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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