单片机对仪表步进电机的细分控制

　　综上，选用具有两路16位精度PWM功能的ATMEGA48单片机，外围硬件电路设计如图2。

　　使用该单片机具有PWM功能的PB1和PB2连接PWM_A和PWM_B，使用两个普通引脚连接DIR_A和DIR_B即可实现对电机的控制。原理说明如下：电机的A、/A、B、/B分别对应四输入与门电路的3、6、8、11引脚。在DIR_A和DIR_B为低电平时，门电路的1、9引脚为0状态，三极管Q3、Q4截止，门电路的4、12引脚由于上拉处于1状态，这样，与门电路的3、8输出为0，即A、B为0;此时与门电路的6、11输出与PWM_A和PWM_B保持一致，即/A、/B由PWM_A和PWM_B决定。在其他状态下，也具有同类特点：A和/A之间、B和/B之间的通电极性由DIR_A和DIR_B决定;A和/A之间、B和/B之间的电流大小由PWM_A和PWM_B的占空比决定。而且只要三极管Q3、Q4工作正常，与门电路就不会出现逻辑混乱的情况。

　　配合硬件的设计，软件上编写了一个由64个数据组成的数组，分别对应了0~90o正弦波幅度变化的8位数字量化值(以阶梯波的方式模拟了64点正弦波抽样)，每个值用来控制输出波形占空比，实际上参与了电流矢量夹角转动90o过程中其电流大小的计算。众所周知，正弦、余弦波相位相差90o，在已知0~90o正弦波幅度变化表后，同样可以得出90o~180o、180o~270o、270o~360o(0o)的正弦波、余弦波幅度变化表，所以通过0~90o正弦波幅度变化的8位数字量化表的演化，就可以在两相八拍(二细分)的基础上把电流矢量夹角分成四个象限，配合极性的控制，在每个象限中把A或/A的正弦波和B或/B的余弦波作8种组合，在每种组合中完成电流大小的变化，最终作到两相64拍(16细分)的控制。而且，最巧妙的一点就在于：通过选择64个数据对应每90o范围的正弦波的64个点，就可以用一个字节的大小来作为区分4个象限的标志，便于对正、余弦的角度进行演化，即0~63对应0~90o，64~127对应90o~180o，128~191对应180o~270o，192~255对应270o~360o。

　　两相64拍A、B、/A、/B的驱动状态表如表3(以B为起始状态)。

　　由于仪表指针从当前角指向目标角时，变化量会有不同。为保证指针响应灵敏、无抖动，必须在正、反转时考虑加、减速控制。程序中，可以根据变化量的大小和正负设定几个控制区间，分别写入不同的延时参数，根据此延时参数来控制电流大小、方向(改变PWM_A和PWM_B、DIR_A和DIR_B)变化时间，就达到了加、减速的控制的目的。

　　结语

　　通过双PWM方式控制两相步进电机，既达到了高精度细分的目的，又在硬件成本上得到了优化。在现有电路的后级增加功率驱动电路并作程序的少量修改，就可以做成高精度、多细分步进电机驱动器。