摘要：TA8435H是東芝公司推出的一款單片步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片。文中介紹了該芯片的特點(diǎn)、引腳功能和工作原理，給出了采用89C51和82C53作為控制核心驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的具體電路和相關(guān)程序代碼。

    關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；TA8435H；細(xì)分驅(qū)動(dòng)；82C53；89C51

１　主要特點(diǎn)

ＴＡ８４３５Ｈ是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，ＴＡ８４３５Ｈ可以驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)，且電路簡(jiǎn)單，工作可靠。該芯片還具有以下特點(diǎn)：

●工作電壓范圍寬（１０Ｖ～４０Ｖ）；

●輸出電流可達(dá)１．５Ａ?平均?和２．５Ａ?峰值?；

●具有整步、半步、１／４細(xì)分、１／８細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇；

●采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式；

●具有正／反轉(zhuǎn)控制功能；

●帶有復(fù)位和使能引腳?

●可選擇使用單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入。

２ 引腳功能

ＴＡ８４３５Ｈ采用ＺＩＰ２５封裝形式，圖１為其引腳排列圖。各引腳功能如下：

腳１（Ｓ－ＧＮＤ）：信號(hào)地；

腳２（ＲＥＳＥＴ）：復(fù)位端，低電平有效，當(dāng)該端有效時(shí)，電路復(fù)位到起始狀態(tài)，此時(shí)在任何激勵(lì)方式下，輸出各相都置于它們的原點(diǎn)；

引腳３（ＥＮＡＢＬＥ）：使能端，低電平有效；當(dāng)該端為高電平時(shí)電路處于維持狀態(tài)，此時(shí)各相輸出被強(qiáng)制關(guān)閉；

引腳４（ＯＳＣ）：該腳外接電容的典型值可決定芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)級(jí)的斬波頻率（１５ｋＨｚ～８０ｋＨｚ），計(jì)算公式為：

ｆｏｓｃ＝１／?５．１５×ＣＯＳＣ?

式中，ＣＯＳＣ的單位為μＦ?ｆＯＳＣ的單位為ｋＨｚ。

腳５（ＣＷ／ＣＣＷ）：正、反轉(zhuǎn)控制引腳；

腳６、７（ＣＫ２、ＣＫ１）：時(shí)鐘輸入端，可選擇單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入，最大時(shí)鐘輸入頻率為５ｋＨｚ；

腳８、９（Ｍ１、Ｍ２）：選擇激勵(lì)方式，００表示步進(jìn)電機(jī)工作在整步方式，１０為半步方式，０１為１／４細(xì)分方式，１１為１／８細(xì)分方式；

腳１０（ＲＥＦ ＩＮ）：ＶＮＦ輸入控制，接高電平時(shí)ＶＮＦ為０．８Ｖ，接低電平時(shí)ＶＮＦ為０．５Ｖ；

腳１１（ＭＯ）：輸出監(jiān)視，用于監(jiān)視輸出電流峰值位置；

腳１３（ＶＣＣ）：邏輯電路供電引腳，一般為５Ｖ；

腳１５、２４（ＶＭＢ、ＶＭＡ）：Ｂ相和Ａ相負(fù)載電源端；

腳１６、１９（ Ｂ、Ｂ）：Ｂ相輸出引腳；

腳１７、２２（ＰＧ－Ｂ、ＰＧ－Ａ）：Ｂ相和Ａ相負(fù)載地；

腳１８、２１（ＮＦＢ、ＮＦＡ）：Ｂ相和Ａ相電流檢測(cè)端，由該引腳外接電阻和ＲＥＦ－ＩＮ引腳控制的輸出電流為：ＩＯ＝ＶＮＦ／ＲＮＦ

腳２０、２３（ Ａ、Ａ）：Ａ相輸出引腳。

３　實(shí)際應(yīng)用電路

筆者為省重點(diǎn)科研項(xiàng)目《智能化大氣污染系統(tǒng)的研究》所設(shè)計(jì)的電路共需驅(qū)動(dòng)三個(gè)二相步進(jìn)電機(jī)，以分別完成進(jìn)樣、采樣和閥門控制。

圖２是ＴＡ８４３５Ｈ的一個(gè)典型應(yīng)用電路，該電路用一片ＴＡ８４３５Ｈ來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，輸入信號(hào)有使能控制、正反轉(zhuǎn)控制和時(shí)鐘輸入，通過(guò)光耦可將驅(qū)動(dòng)器與輸入級(jí)進(jìn)行電隔離，以起到邏輯電平隔離和保護(hù)作用；該電路工作在１／８細(xì)分模式（Ｍ１、Ｍ１接高電平），可減小低速時(shí)的振動(dòng)，Ｒ８和Ｃ１組成復(fù)位電路，Ｄ１～Ｄ４快恢復(fù)二極管可用來(lái)泄放繞組電流?由于ＲＥＦ ＩＮ引腳接高電平，因此ＶＮＦ為０．８Ｖ，輸出級(jí)斬波電流為ＶＮＦ／ＲＮＦ＝０．８／０．８＝１Ａ，選用不同的二相步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其電流大小選擇合適的Ｒ１３和Ｒ１４。

圖３是步進(jìn)電機(jī)核心控制電路，該電路能夠控制如圖２所示的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。本設(shè)計(jì)采用外部定時(shí)／計(jì)數(shù)器８２Ｃ５３來(lái)給ＴＡ８４３５Ｈ提供步進(jìn)脈沖。因?yàn)椋福玻茫担秤腥齻€(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，可以驅(qū)動(dòng)三個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制器，因而能滿足設(shè)計(jì)要求；另外，８２Ｃ５３的工作方式３是一種方波速率發(fā)生器。在這種方式下，當(dāng)ＣＰＵ設(shè)置控制字后，輸出將為高電平，在寫(xiě)完計(jì)數(shù)值后就自動(dòng)開(kāi)始計(jì)數(shù)，輸出保持高電平；而當(dāng)計(jì)到一半計(jì)數(shù)值時(shí)，輸出變低直到計(jì)數(shù)到０，此后輸出又變高以重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)期間寫(xiě)入新的計(jì)數(shù)值并不影響現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過(guò)程。但是若在方波半周期結(jié)束前和新計(jì)數(shù)值寫(xiě)入后收到ＧＡＴＥ脈沖，那么計(jì)數(shù)器將在下一個(gè)ＣＬＫ脈沖時(shí)裝入新的計(jì)數(shù)值并以這個(gè)計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。否則，新的計(jì)數(shù)值將在現(xiàn)行半周期結(jié)束時(shí)裝入計(jì)數(shù)值。因此，只要寫(xiě)入不同的計(jì)數(shù)初值，就能控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而不需要用軟件來(lái)控制高低電平的轉(zhuǎn)換，因而編程比較容易。本設(shè)計(jì)將８２Ｃ５３的ＧＡＴＥ端全部接高電平，新的計(jì)數(shù)值將在現(xiàn)行半周期結(jié)束時(shí)起作用。

由于采用了定時(shí)／計(jì)數(shù)器８２Ｃ５３作為步進(jìn)脈沖產(chǎn)生電路，因此系統(tǒng)編程十分簡(jiǎn)單，以下語(yǔ)句為控制一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的相應(yīng)程序代碼。

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｒｅｇ５２．ｈ＞

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ａｂｓａｃｃ．ｈ＞

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｉｎｔｒｉｎｓ．ｈ＞

＃ｄｅｆｉｎｅ Ａ８２５３Ａ ＸＢＹＴＥ[０ｘＢ０００] ／／計(jì)數(shù)器０地址

＃ｄｅｆｉｎｅ Ａ８２５３Ｂ ＸＢＹＴＥ[０ｘＢ１００] ／／計(jì)數(shù)器１地址

＃ｄｅｆｉｎｅ Ａ８２５３Ｃ ＸＢＹＴＥ[０ｘＢ２００] ／／計(jì)數(shù)器２地址

＃ｄｅｆｉｎｅ Ａ８２５３Ｄ ＸＢＹＴＥ[０ｘＢ３００] ／／控制字口地址

＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｃｈａｒ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ

＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｉｎｔ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ

ｕｉｎｔ ｔｉｍｅ１; ／／電機(jī)１運(yùn)行時(shí)間

ｕｃｈａｒ ｓｐｅｅｄ１;／／電機(jī)１運(yùn)轉(zhuǎn)速度

ｓｂｉｔ ｅｎ１＝Ｐ１＾０; ／／電機(jī)１使能控制

ｓｂｉｔ ｄｉｒ１＝Ｐ１＾１; ／／／電機(jī)１方向控制

ｕｉｎｔ ｓｕｍ１;

ｕｃｈａｒ ｃｏｄｅ ｓｄｔａｂ[１６]＝{０ｘ３０,０ｘ３５,０ｘ４０,０ｘ４５,０ｘ５０,０ｘ５５,０ｘ６０,０ｘ６５,０ｘ７０,

０ｘ７５,０ｘ８０,０ｘ８５,０ｘ９０,０ｘ９５,０ｘａ０,０ｘａ５};

圖2

    ／／１６個(gè)計(jì)數(shù)初值，對(duì)應(yīng)１６種轉(zhuǎn)速，初值大小應(yīng)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求和８２Ｃ５３計(jì)數(shù)器ＣＬＫ端輸入的時(shí)鐘頻率決定

ｍａｉｎ()

{

Ａ８２５３Ｄ＝０ｘ１６; ／／計(jì)數(shù)器０方式３，只讀寫(xiě)高位字節(jié)

Ａ８２５３Ｄ＝０ｘ５６; ／／計(jì)數(shù)器１方式３，只讀寫(xiě)高位字節(jié)

Ａ８２５３Ｄ＝０ｘ９６; ／／計(jì)數(shù)器２方式３，只讀寫(xiě)高位字節(jié)

ｄｉｒ１＝１; ／／運(yùn)轉(zhuǎn)方向

ｔｉｍｅ１＝２００; ／／運(yùn)轉(zhuǎn)２００秒

ｓｐｅｅｄ１＝３; ／／速度等級(jí)３

／／以上是電機(jī)１的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)際應(yīng)用中?一般先用上位機(jī)通過(guò)串口將數(shù)據(jù)送入８９Ｃ５１單片機(jī)存儲(chǔ)器，然后由單片機(jī)按照上位機(jī)送入的數(shù)據(jù)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度、方向和時(shí)間。

ｓｕｍ１＝ｔｉｍｅ１＊２０;

／／ｓｕｍ１為８９Ｃ５１定時(shí)器Ｔ０中斷次數(shù)，因?yàn)槎〞r(shí)間隔為０．０５秒

Ａ８２５３Ａ＝ｓｄｔａｂ[ｓｐｅｅｄ１];

／／向８２Ｃ５３計(jì)數(shù)器０送初值，ＯＵＴ０腳輸出方波

ｅｎ１＝１;／／電機(jī)１開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)

ＴＭＯＤ＝０ｘ０１;

ＴＬ０＝－４６０８０％２５６;

ＴＨ０＝－４６０８０／２５６;

ＥＴ０＝１;

ＥＡ＝１;

ＴＲ０＝１;

／／８９Ｃ５１的計(jì)數(shù)器０用于定時(shí)器，定時(shí)間隔０．０５秒，方式１，中斷方式，晶振１１．０５９２Ｍ

ｗｈｉｌｅ(１0);?

}

ｖｏｉｄ Ｔ０＿ｓｒｖ(ｖｏｉｄ) ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ １ ｕｓｉｎｇ １

{／／中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完后，電機(jī)停止運(yùn)行

ＴＬ０＝－４６０８０％２５６;

ＴＨ０＝－４６０８０／２５６;

ｓｕｍ１－－;

ｉｆ(ｓｕｍ１＝＝０)

{

ｅｎ１＝０?／／ 電機(jī)停止運(yùn)行

}

}

圖3

４　結(jié)論

采用ＴＡ８４３５Ｈ構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，利用８２Ｃ５３輸出步進(jìn)脈沖的設(shè)計(jì)方案具有占用ＣＰＵ時(shí)間短、編程容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此可在控制和測(cè)量領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。