基于 MCU 和 DSP 的步进电机控制技术 

    步进电机已经渗透入我们生活的方方面面，本文介绍了一些重要的步进电机相关技术，
为开发人员基本了解步进电机的工作原理提供了足够的信息，同时也介绍了用微控制器

 

或数字信号处理器控制步进电机的方法。

    步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在 20 世纪 20
年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻
呼机、机械手臂和录像机等)的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、
医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机
就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以
归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步

 

进电机。

    

 

步进电机的构造

    步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根
绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。
如果线圈中电流的流向，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿
槽按逆时针流向流动。根据安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。
 

    现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动
的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。图 2 给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机，
因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。如果我们给绕组 1 输送电流，而绕组
2

 

中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地指向定子磁场的北极。

    再假设我们切断绕组 1 中的电流，而向给绕组 2 输送电流，那么定子的磁场就会指向

 

左侧，而转子也会随之旋转，与定子磁场方向保持一致。

    接着，我们再将绕组 2 的电流切断，给绕组 1 输送电流，注意：这时绕组 1 中的电流流

 

向相反。于是定子的磁场北极就会指向下，从而导致转子旋转，其南极也指向下方。

    然后我们又切断绕组 1 中的电流，给绕组 2 输送电流，于是定子磁场又会指向右侧，

 

从而使得转子旋转，其南极也指向右侧。

    最后，我们再一次切断绕组 2 中的电流，并给绕组 1 输送电流，这样，转子又会回到

 

原来的位置。

    至此，我们对电机绕组完成了一个周期的电激励，电机转子旋转了一整圈。也就是说，

 

电机的电频率等于它转动的机械频率。

    如果我们用 1 秒钟顺序完成了这 4 个步骤，那么电机的电频率就是 1Hz。其转子旋转了
一周，因而其机械频率也是 1Hz。总之，一个双相步进电机的电频率和机械频率之间的关