步进电机在各种自动化控制系统中有着广泛的应用www.cechina.cn，是机电一体化装置中的关键部件。这是一种数字控制的电动机，是将电脉冲转化为角他移的执行机构，它通过控制脉冲个数和脉冲频率来控制电机的角位移量和转动速度，从而达到准确定位和凋速的目的。

    　传统的步进电机所需的数字式电脉冲信号(即方波控制信号)一般都是借助数字逻辑电路米产生。随着嵌入式技术的不断发展，单片机的应用更为广泛，由单片机定 时来产生这种脉冲信号的场合越来越多。单片机定时控制脉冲一般有软件定时和定时器定时两种方式。前一种方式占用了CPU的大部分上作时间，所以常用定时器 定时中断来产生脉冲信号。出于一般的单片机系统中断响应时间大部分在10μs级以上，因而定时器定时中断来产生脉冲的精确度大致也在10μs 级以上，往往不能满足步进电机速度控制的高精度要求。为了提高脉冲控制的精确度，笔者采用瑞萨公司H8／3DOH系列的H8／3062F单片机中的可编程 定时式样控制器进行脉冲控制，使得脉冲信号输出的相应时间达到0．1μs级，从而能够满足步进电机速度控制的高精度要求。

1 可编程定时式样控制器TPC
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bsp;  　 可编程定时式样控制器TPC是瑞萨公 司H8／3DOH系列单片机所特有的一个功能模块，它用16位定时器作时基提供各种式样的脉冲输出。图1为TPC的结构框图。TPC的脉冲输出分成可同时 独市运作的4组，每组4位，分别由定时器的4个通道的比较匹配信号来触发。TPC借用了端口B和端口A的共16条引脚TP15～TPO作为其输出，可按位 开放。最多可以控制16个脉冲输出，而输出数据由两端口的数据寄存器PBDR和PADR以及后续数据寄存器NDRB和NDRA提供。端口数据方向寄存器 PADDR和PBDDR用于控制引脚的输入或输出；而后续数据允许寄存器NDERA和NDERB用来开放或关闭TPC的端口输出；TPC的输出方式寄存器 TPMR用于选择TPC每组的输出方式；输出控制寄存器TPCR则用于选择TPC每组的触发信号源，即由定时器的哪个通道触发。其中单片机 H8/3062F的定时器有3个通道，每个通道分别有3个寄存器：定时计数器TCNT、通用寄存器GRA和GRB。

    　定时器启动后，定时器中已选定的某通道的计数寄存器TCNT将对时钟源的脉冲进行计数。当TCNT等于该通道的通用寄存器GRA(GRB)中数值时，就称 作该通道的A(B)比较匹配事件发生。这样事先置于后续数据寄存器NDRA(NDRB)的值自动被传送到相应端口A(B)的数据寄存器PADR (PBDR)对应的位控制工程网版权所有，于是就更新了TPC的输出值。

    　TPC有两种输出方式，即不重叠输出和正常输出。可以通过输出方式寄存器TPMRCONTROL ENGINEERING China版权所有，来选择TPC每组的输出方式。不重叠输出方式是在脉冲输出之间可保障有 不重叠裕度。在该通道的通用寄存器GRB中，设置不重叠TPC输出波形的输出触发周期，则不重叠裕度置于GRA中，输出值将在A比较匹配事件和B比较匹配 事件发生时变化触发。正常输出方式，则是在GRA中设置TPC输出波形的输出触发周期，当A比较匹配事什发生时TPC输出信号。根据步进电机的脉冲控制要 求，这里采用的是正常输出方式。

   　 TPC用于步进电机脉冲控制的原理如下：首先，将通用寄存器GRA选作输出比较寄存器；然后，将TPC下一个输出的端口值置于后续数据寄存器NDRA (NDRB)，再启动定时器，当A比较匹配事件发生时发出中断请求。在研究TPC输出时序的过程中发现，TPC并非是在中断响应过程中给TPC端口送值 的，而是在A比较匹配事件发生的3个时钟周期后，就把事先置于后续数据寄存器的值送到端口数据寄存器PADR(PBDR)，于是就更新了TPC的输出值。 由于H8／3062F系列的单片机时钟频率都在20MHz以上，这样只需不到0.2ms控制工程网版权所有，就可以送出端口信号，大大缩短了响应时问，比一般的单片机在定时 中断过程中送端口信号快了几十倍甚至上百倍CONTROL ENGINEERING China版权所有，从而使对脉冲控制的更加准确。而在中断子程序中则是更新后续数据寄存器NDRA(NDRB)和输出比较寄存器 GRA的值，从而改变脉冲的频率实现对异步电机的调速。图2为产生脉冲频率变化的原理图。图中GRA、GRA′和GRA″抽象地 表示3个不同的GRA值，从而演示了GRA值的改变对脉冲频率的影响。

2 步进电机的启动、调速及加减速脉冲控制方案
    　采用H8／3062F的TPC的 TPl5引脚和I／0口的Pl.0分别控制步进电机的速度和方向。TP15输出的脉冲送至由功率管组成的电机驱动控制电路，使功率管工作在开关状