基于THB6064H和单片机的步进电机控制系统设计

　　步进电机是数字控制系统中的一种重要执行元件，广泛应用于各种控制系统中。它是一种将电脉冲信号转换为位移或转速的控制电机，输入一个脉冲信号，电机就转动一个角度或前进一步。其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例，可以通过改变脉冲频率在大范围内调速，易于与计算机或其它数字元件接口，适用于数字控制系统。随着超大规模集成电路技术的迅速发展，单片机的性能价格比得到很大提高，使得单片机在电机控制领域的应用愈来愈广泛。本文介绍由ATMEL公司生产的一款高性能CMOS 8位单片机AT89C2051和东芝公司的步进电机驱动芯片THB6064H构成的步进电机控制系统。

　　1 硬件设计

　　1.1电机驱动电路

　　1.1.1 THB6064H电机驱动芯片特点

　　本系统中采用的THB6064H是东芝公司生产的大功率、高细分两相混合式步进电机驱动专用芯片，通过单片机输出控制信号，即可设计出高性能、多细分、大电流的驱动电路，适合驱动57和一部分86步进电机。该芯片具有以下特点：

　　1、单芯片两相正弦细分步进电机驱动;

　　2、直接采用单脉冲和方向信号译码控制模式;

　　3、采用高耐压BiCD工艺，Ron=0.4Ω;

　　4、可实现正反转控制;

　　5、通过4位选择8档细分控制(1/2,1/8,1/10, 1/16, 1/20, 1/32, 1/40, 1/64 );

　　6、高输出耐压(VDss=50 V);

　　7、高输出电流(Iout=4.5 A);

　　8、HZIP25-P-1.27封装;

　　9、有输出监视管脚(DOWN / ALERT);

　　10、有复位和使能管脚;

　　11、芯片内部有过热保护(TSD)和过流检测电路。

　　从图1中可以看出，THB6064H主要由1个输入电路、2个H型桥式驱动电路、2个电流选择电路、2个振荡电路等功能模块组成。

　　图1 THB6064芯片内部结构框图

　　1.1.2 THB6064H电机驱动原理

　　管脚M1、M2和M3用来选择电机细分状态，根据输入的值不同可选择八种细分模式，如表1所示。管脚PFD为衰减方式控制端，调节此端电压可以选择不同的衰减方式，从而获得更好的驱动效果，当3.5 V

　　Io(100%)=Vref×(1/3)×(1/Rs) 【Rs为检测电阻】

　　表1 八种不同细分模式表

　　管脚Down为半流锁定控制，电机锁定时降低功耗的功能。当CLK小于1.5Hz时，Down输出为0;当CLK大于1.5Hz时，Down输出为1;Down常态为1此时Vref电压由R1和R2分压决定形成设定电流，当启动半流锁定功能时，Down=0，Rdown参与R1、R2分压，从而降低了Vref，也就减小了设定电流，Rdown的阻值决定电流下降的幅度。从而降低了Vref ，也就减少了设定电流R1的阻值决定电流下降的幅度。即：改变锁定电阻Rdown的阻值，可获得不通的锁定电流值。