0　引　言
        步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执 行机构,具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点。 步进电机作为执行元件CONTROL ENGINEERING China版权所有,是机电一体化的关键产 品之一, 广泛应用于各种自动化控制系统。由于 其步矩角较大,一般为1. 5°～3°,往往满足不了 某些高精密定位、精密加工等方面的要求。实际 应用中大多数都对步进角进行细分,这是减小步 距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一 种有效方法。
        本文在选择合理电流波形的基础上,提出了 基于Altera公司MAXII系列复杂可编程逻辑器 件(CPLD)控制和STMicroelectronics的L6207PD 芯片作为电机驱动的步进电机恒转矩细分驱动方 案,该方案特点是集成度高,运行功耗小,可靠性 高,通用性好,具有很强的实用性。
        1　控制原理
        步进电机的细分控制www.cechina.cn,实质上是通过对步进 电机励磁绕组中电流的控制,使步进电机内部形 成均匀的圆形旋转磁场CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而实现步进电机步距 角的细分。合成磁场矢量的幅值决定了步进电机 旋转力矩www.cechina.cn,相邻两合成磁场矢量之间的夹角决定 了步距角。因此,要实现对步进电机的恒转矩均 匀细分控制,必须合理地控制电机绕组中的电流, 使步进电机内部合成磁场的幅值恒定,而且每个 进给脉冲所引起的合成磁场角度变化也要均匀。
        本文介绍的步进电机细分驱动系统,在细分 控制上采用CPLD设计,保证对电机二相电流的 严格控制,实现二相输出电流的相位、方向和大小 控制,达到步进电机恒转矩细分驱动的目的。本 系统最高细分达到256 细分,最大电流达到2. 8 A,能适应大多数中小微型步进电机的可变细分 控制、较高细分步距角精度及平滑运行等要求。
        

        2　系统设计
        系统框图如图1 所示,其中: CAN 通信接口 用于和上层软件通信,完成命令数据的接收与发 送;MCU控制软件实现系统与上层软件的数据交 换,包括主机命令的接收、执行和响应;步进电机 控制模块产生电机驱动控制信号,实现对步进电机的细分控制;电机驱动电路实现步进电机绕组 的电流驱动和控制。
        3　硬件设计
        硬件设计框图如图2所示。

        CAN通信接口采用SJA1000 + 82C250 的方 案实现; MCU 控制软件采用宏晶科技的 STC89C54RD +单片机。这两个模块在其他资料 中有较多的介绍,本文不再详述。下面重点介绍 步进电机控制和电机驱动电路两个模块。
        3. 1　步进电机控制
        3. 1. 1　CPLD设计
        CPLD采用Altera 公司MAXII CPLD 系列器 件CONTROL ENGINEERING China版权所有,基于0. 18um Flash工艺,是即用型和非易失 器件CONTROL ENGINEERING China版权所有,并具有用户Flash (UFM) ,可根据需求自行 编写UFM的内容,容量高,价格低。本系统采用 一片EPM240来实现逻辑控制功能。逻辑设计包 括以下四个模块。
        (1) 寄存器读写:完成MCU对CPLD各个寄 存器的读写操作,包括读写时序产生、译码等。 MCU通过写入控制寄存器CONTROL ENGINEERING China版权所有,可实现对电机驱动的 各种控制,如细分值、