由3.4.2的介绍可以得出每400个脉冲周期走一圈。当使用细分驱动时，脉冲数还要乘上细分数。可以在程序中设置一个标志位，标志位初值为0，每产生一个定时器中断，标志位就自动加1，当标志位的值和400*N(N：细分数)的值相等时，就表示走过了一圈，此时圈数自动减1或者加1，标志位自动清零。

3.5 按键模块

使用4*4矩阵键盘作为输入设备，硬件电路，可以很方便的输入各种数据和执行各种操作，方便用户使用。

其中数字键10个，用来输入圈数和速度值、模式选择键1个，用来选择模式(共有2种模式：模式1和模式2。模式1能进行存储;模式2不能存储)、正转键1个，按下后电机正转、反转键1个，按下后电机反转、停止键1个，按下电机停止转动、确定键1个，用来把输入的圈数和速度值写进程序的相应位置、调整键1个，按下后进行速度和圈数的设定。

由于按键较多且各自都具有自己独立的功能，在联合调试时经常出现按键混乱的现象，因此解决的办法是在程序中增加按键判断标志位，当进行设置速度、圈数时用对应标志位屏蔽正、反转按键，当电机运行时用标志位屏蔽设置按键的操作。

4.主程序设计

主程序模块中包含了系统初始化、速度和圈数采集、定时器初值计算、按键的判断、驱动芯片控制、以及各个模块的调用等。其中定时器用的是单片机16位的定时器3。主程序流程图如图7所示。

5.联合调试

5.1 细分的实现

步进电机细分技术是步进电机控制器的重要性能指标，细分可以有效降低步进电机运行时的震动和噪音，特别是低速状态下。

但是，当电机需要高速运转时，过多的细分会限制速度的提高，而且，在电机高速运转的时候细分的效果已经不太明显，因此，什么状态下细分、细分数的多少是细分驱动技术的关键点。本设计通过软、硬件联合实现细分驱设置细分数。因此可以达到很好的驱动效果。以八细分为例，通过细分可以很明显观察到细分后电流变化的效果，本来每个脉冲对应的是一个方波的输出，现在经过8细分后每个脉冲只能达到原来的1/8，这样电机的步进角就变为原来的1/8，而且根据速度的大小程序会自动的精度就提高为原来的8倍。这样就很好的解决了电机在低速时的震动和精度问题。本设计采用软硬件联合实现细分实现容易、可靠性高，具有很好的应用价值。

5.2 正弦波驱动电流的实现

传统的控制器由于种种原因大部分采用方波驱动，方波驱动实现容易。但是噪音和振动很大，而且不可能使转速做的很高，输出力矩也较小。正弦波驱动可以显着提高步进电机的运行性能，可以增加电机的转矩，可以提高空载转速，可以降低电机运行时的震动和噪音，因此是新型控制器的首选方案。

5.3 加速曲线的设计

步进电机在启动的时候很重要的一个性能指标就是空载启动频率，在现实应用中，特别是需要高速运动的场合，直接启动频率更是决定了步进电机控制器的应用领域。提高电机启动频率的方法基本上有两种：使用更好电流驱动波形和做一个加速曲线。本设计所用的电机在使用方波电流驱动和没有加速曲线的情况下直接启动的速度最高为200转/分。本设计采用TB6560AQH驱动芯片，它内部自带正弦波电流驱动波形，能很好的提高步进电机的启动频率，但是经过多次的实验得出也只能提高到300转/分左右，还是差强人意。

最终使用阶跃式加速，速度一阶一阶递进式加速，这种方法易于实现，占用单片机资源较少，但是用这种方法时如果阶跃得速度过大，电机会出现震动和噪声。

但是为了不使电机出现震动和噪音，本设计在单片机资源允许的前提下使速度阶跃尽可能的小。具体的做法是：单片机上电工作后首先对速度进行比较，以200转/分为基准，如果速度小于200转/分则完全可以直接启动，不需要加速曲线;当速度高于200转/分时，首先把速度差求出来，让定时器首先以200转/分的速度产生脉冲，在定时器中断函数中根据速度差把速速逐渐提高，直到速度差为零。具体的流程图如图8。

5.4 本设计达到的主要性能指标

⑴运行速度精度：可以使速度精度达到96%以上(速度精度=实际速度/设定速度*100%)。

⑵最大空载起动频率：可达到的最大空载启动频率为1.5KHZ。

⑶最大空载的运行频率：最大空载运行频率3KHZ。

⑷运行矩频特性：本设计由于没有专业的转矩测试仪器，因此无法给出准确的转矩数值，转矩变化时的频率为800HZ。

6.结论

步进电机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点，在众多领域中获得了广泛的应用。国内研究步进电机驱动器的科研单位和公司很多，但是功能大多单一化，很多都是只能驱动固定用途的步进电机，且多不带细分，价格较贵。很难满足社会生活中需要灵活运用、低成本且功能要求较全的场合。

本设计是根据现实生活中常用的步进电机和常用功能设计的驱动器，设计的主要目的是解决步进电机驱动器功能单一和生产成本的问题。