基于A3972的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

　　A3972控制芯片

　　A3972是Allegro公司的64細(xì)分雙DMOS全橋微步距PWM步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，CPU可通過(guò)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、選通3線串口對(duì)其進(jìn)行控制，包括步進(jìn)電機(jī)的方向、速度、步進(jìn)法(細(xì)分)的設(shè)置?？刂浦噶钜源袛?shù)據(jù)形式通過(guò)兩個(gè)字的格式寫(xiě)入，一個(gè)為橋電流數(shù)據(jù)字，一個(gè)為控制時(shí)間數(shù)據(jù)字。它的工作電壓可達(dá)50V，驅(qū)動(dòng)電流達(dá)1.5A，一個(gè)A3972即可驅(qū)動(dòng)一臺(tái)二相步進(jìn)電機(jī)。

　　A3972具有優(yōu)良的特性，芯片內(nèi)部的SPWM電流控制電路可通過(guò)串口設(shè)置其工作在整步、半步、1/4步等，最多可至1/64步，每一步的負(fù)載電流可以按最大值的1.56%增量進(jìn)行設(shè)置。其特有的電流慢、快、混合等3種電流衰減模式可以使步進(jìn)電機(jī)工作在不同的負(fù)載和轉(zhuǎn)速下，而且都能獲得較理想的電流波形。另外，它易于與單片機(jī)接口，控制方式靈活。

　　A3972的功率驅(qū)動(dòng)采用DMOS結(jié)構(gòu)及高速SPWM開(kāi)關(guān)模式，因此功耗極小，基本可不用散熱器，可降低成本(去除散熱器)和體積。

　　A3972還能提供完善的保護(hù)措施，其中包括抑制瞬態(tài)電壓、過(guò)熱保護(hù)、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。因此，A3972不失為一種高性能的串行控制步進(jìn)電機(jī)微步距驅(qū)動(dòng)器。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)是應(yīng)用于本研究所研發(fā)的自動(dòng)收發(fā)卡機(jī)的收發(fā)卡機(jī)構(gòu)。根據(jù)使用需求，整體系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，大致可以分為控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、切換部分及電源部分。

　　如圖1所示，系統(tǒng)主要由控制、驅(qū)動(dòng)、切換及電源四部分組成。

　　控制電路

　　控制接口由三種控制信號(hào)組成，分別是方向控制信號(hào)、使能控制信號(hào)及切換控制信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用中按需要給出這三種控制信號(hào)的高低電平(5V)即可方便、有效地控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　控制部分的核心是單片機(jī)及其控制軟件，通過(guò)光隔電路接收由自動(dòng)收發(fā)卡機(jī)主控器給出的各種控制命令，結(jié)合細(xì)分選擇開(kāi)關(guān)的設(shè)置，按需求通過(guò)3線串行接口控制著步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分倍數(shù)、運(yùn)行脈沖頻率、正反轉(zhuǎn)、運(yùn)行速度、單次運(yùn)行線位移、啟停以及切換不同工位電機(jī)等。

　　該部分電路主要由單片機(jī)及其外圍電路組成(見(jiàn)圖2)。單片機(jī)選擇8051 單片機(jī)STC12C4052，具有速度高、可靠性高、在系統(tǒng)可編程等優(yōu)點(diǎn)。S1撥碼開(kāi)關(guān)為細(xì)分選擇開(kāi)關(guān)，根據(jù)S1的值可通過(guò)串口(STR、CLK、DATA)設(shè)置電機(jī)工作在整步、半步、1/4步、1/8步、1/16步、1/32、1/64等多種方式下。