PC 机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的 8253 计数器 0 赋初值，设置好加减
速过程的频率变化(即速度、加速度变化)，以防止失步。例如，在点位控制中设置好
速度曲线图，在起动和升速时，使步进电机产生足够的转矩驱动负载，跟上规定
的速度和加速度;在减速时，下降特性使负载不产生过冲，停止在规定的位置。硬件
控制电路板上的 8253 产生脉冲方波作为中断信号源，启动细分驱动电路中的固化
程序以产生一定频率的脉冲，经功率放大后驱动步进电机运动。步进电机运动方向
的改变及启动和停止均由计算机控制硬件控制电路实现。

图 2 步进电机控制系统

软件和硬件结合起来一起进行控制，具有电路简单、控制方便等优点。在这种控制
中，微机软件占用的存储单元少，程序开发不受定时限制。只要外部中断允许，微
机就能在电机的每一步之间自由地执行其他任务，以实现多台步进电机的运动控
制。

定时器初值的确定

步进电机的实时控制运用 PC 机，脉冲方波的产生采用 8253 定时器，其计数器 0
工作于方式 0 以产生脉冲方波，计数器 1 工作于方式 1 起记数作用，8253 计数器
0 的钟频由 2MHz 晶振提供。设计算机赋给 8253 计数器 0 的初值为 D1，则产生的
脉冲方波频率为 f1=f0/D1，周期为 T1=1/f1=D1/f0，D1=f0T1=f0/f1。其中，
f1 为启动频率，f0 为晶振频率。

步进电机升降速数学模型

为使步进电机在运行中不出现失步现象，一般要求其最高运行频率应小于(或等于)
步进响应频率 fs。在该频率下，步进电机可以任意启动、停止或反转而不发生失步

 

现象。 步进电机升降速有两种驱动方式，即三角形与梯形驱动方式(见图 1)，而三
角形驱动方式是梯形驱动的特例，因而我们只要研究梯形方式。电机的加速和减速
是通过计算机不断地修改定时器初值来实现的。在电机加速阶段，从启动瞬时开始，
每产生一个脉冲，定时器初值减小某一定值，则相应的脉冲周期减小，即脉冲频
率增加;在减速阶段，定时器初值不断增加，则相应的脉冲周期增大，脉冲频率减
小，对应梯形脉冲频率特性的减速阶段。该设计的关键是确定脉冲定时 tn，脉冲时
间间隔即脉冲周期 Tn 和脉冲频率 fn。假设从启动瞬时开始计算脉冲数，加速阶段
的脉冲数为 n，并设启动瞬时为计时起点，定时器初值为 D1，定时器初值的减量
为△。从加速阶段的物理过程可知，第一个脉冲周期，即启动时的脉冲周期