步進電機廣泛應用于對精度要求比較高的運動控制系統中，如機器人、打印機、軟盤驅動器、繪圖儀、機械閥門控制器等。目前，對步進電機的控制主要有由分散器件組成的環形脈沖分配器、軟件環形脈沖分配器、專用集成芯片環形脈沖分配器等。分散器件組成的環形脈沖分配器體積比較大，同時由于分散器件的延時，其可靠性大大降低;軟件環形分配器要占用主機的運行時間，降低了速度;專用集成芯片環形脈沖分配器集成度高、可靠性好，但其適應性受到限制，同時開發周期長、需求費用較高。
步進電機控制
步進電機是數字控制電機，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為
反應式步進電機(VR)、永磁式步進電機(PM)和混合式步進電機(HB)。 步進電機區別于其他控制電機的最大特點是，它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。 步進電機的驅動電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產生。其基本原理作用如下：
(1)控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：混合式步進電機的工作方式，其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷，這就是所謂脈沖環形分配器。
(2)控制步進電機的轉向 如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。
(3)控制步進電機的速度 如果給步進電機發一個控制脈沖，它就轉一步，再發一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。
L297和L298組成的步進電機驅動電路
SGS公司的L297單片步進電機控制集成電路適用于雙極性兩相步進電機或四相
單極性步進電機的控制，與兩片H橋式驅動芯片L298組合，組成完整的步進電機固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅動器。
L297產生四相驅動信號，用以控制雙極性兩相步進電機或四相單極性步進電機，可以采用半步、兩相勵磁、單相勵磁三種工作方式控制步進電機，并且控制電機的片內PWM斬波電路允許三種工作方式的切換。使用 L297突出的特點是外部只需時鐘、方向和工作方式三個輸入信號，同時L297自動產生電機勵磁相序減輕了微處理器控制及編程的負擔。L297具有DIP20和SO20兩種封裝形式，可用于控制集成橋式驅動電路或分立元件組成的驅動電路。
L297主要由譯碼器、兩個固定斬波頻率的PWM恒流斬波器以及輸出邏輯控制組成，其內部結構圖如圖1所示。
圖1 L297內部結構框圖
L297另一重要組成是PWM斬波器控制相繞組電流，實現恒流斬波控制，以獲得良好的轉矩-頻率特性。每個斬波器由一個比較器、一個RS觸發器以及外接采樣電阻組成(見圖2)內部設有一公共振蕩器，向兩個斬波器提供觸發脈沖信號，脈沖頻率是由外接的RC網絡決定，當時振蕩器脈沖使觸發器置“1”，電機繞組相電流上升，采樣電阻RS的電壓上升到基準電壓Vref時，比較器翻轉，使觸發器復位，功率晶體管關斷，電流下降，等待下一個振蕩器脈沖的到來。這樣，觸發器輸出是恒頻的PWM信號，調制L297的輸出信號，繞組相電流峰值由Vref決定。
CONTROL信號用以選擇斬波信號控制。當它為低電平時，斬波信號作用于兩個禁止信號，高電平時，斬波信號作用于A、B、C、D信號。前者適用于單極性工作方式，而對于雙極性工作方式的電機，這兩種控制方式都可以采用。
圖2 斬波器電路
利用L297的SYNC引腳可實現多個L297同步工作，其連接方式如圖3所示，只將RC網絡接于一芯片上，而其余芯片的OSC引腳均接地，這樣可避免接地雜波的引入問題。
圖3 多個L297同步工作
SGS公司的L298芯片是一種高電壓、大電流雙H橋功率集成電路，可用來驅動繼電器、線圈、
直流電機和
步進電機等感性負載。它具有兩抑制輸入來使器件不受輸入信號影響。每橋的三極管的射級是連接在一起的，相應的外接線端可用來連接外設傳感電阻。可安置另一輸入電源，使邏輯能在低電壓下工作。
采用L297和L298實現的步進電機驅動電路見圖4，該電路為固定斬波頻率的PWM恒流斬波驅動方式，適用兩相雙極性步進電機，最高電壓46V，每相電流可達2A。用兩片L298和一片297配合使用，可驅動更大功率的兩相步進電機。
圖4 L297和L298的步進電機驅動電路圖
軟件設計
當程序進入到非程序區，只要在非程序區設置攔截措施，使程序進入陷阱，然后強迫程序回到初始狀態。如對CPU的RST指令對應的字節碼為0FFH，如果不用的程序存儲區預先寫入0FFH，則當程序因干擾而“飛”到該區域執行代碼時，就相當于執行1條RST指令，從而達到系統復位的目的。
采用C語言編寫程序代碼
PO_ 0=1; //CW 方向
PO_ 1=1; //HALF 半步
PO_3=1; //ENABLE 使能
PO_ 2=1; //RESET 復位
PO_7=1; //CLOCK 時鐘
TMOD=O X O1; //TI采用定時器
THO=(一4000/256);
TLO=一(400000256);
TRO二I;
for(;;)
{
THO=一(4000/256);
TLO=一(4000% 256);
do{}while(! TFO);
PO_ 7=! PO_ 7; CLOCK 輸出時鐘
TFO=O;
}
結語
采用此設計的步進電機驅動系統，在驅動二相或四相
混合式步進電機時運動平穩，速度快，噪音低，控制精高,而且可選整步半步驅動。外觀采用鋁鎂合金，散熱性好，價格低廉，可廣泛應用于需要驅動電流小于2A的混合式兩相或四相步進電機的系統中。
