步进电机测速系统1
基于89C52步进电机调速、细分、测速系统
课程设计报告
单位：自动化学院
小组成员：彭熙（08210113）
冉抄(08210115)
李娜娜(08210123)
专业：测控技术与仪器
班级：0820801
指导老师：仇国庆
成绩：
目录
摘要 (1)
一系统简介 (1)
1.1步进电机工作原理简介 (1)
1.1.1步进电机基本参数 (2)
1.1.2步进电机细分简介 (3)
二系统方案 (4)
2.1控制器的选择 (4)
2.2电子驱动电路与细分的方案选择 (4)
2.3显示器的选择方案 (5)
2.4转速信号采集方案 (5)
2.5开发软件的选择 (5)
三模块介绍 (5)
3.1 STC89C52RC型单片机最小系统 (5)
3.2 TB6560AHQ驱动电路·······错误！未定义书签。
3.3 电源模块 (13)
3.4 ADC0804模块 (8)
3.5光电开关模块 (10)
四程序设计及流程 (10)
4.1 系统电路示意图·········错误！未定义书签。
4.2 程序设计 (11)
五实物图 (12)
六心得体会 (12)
参考文献 (14)
附录 (15)
摘要：在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。步进电机作为最常见的一种电机，作为一种数字伺服执行元件，步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控
制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。
本系统采用STC公司STC89C52RC芯片为核心进行设计，并配合THB6016H驱动芯片，合理利用了该芯片上丰富的资源，采用ADC0804做数据采集，作为输入指定转速。在数码管上対实时数据进行显示。单片机与74LS14用光耦连接，提高了抗干扰性，并且可以保护单片机。本系统完成了题目的全部基本要求和发挥部分要求，在整体上保证了设计任务的超额完成。
关键词：步进电机 PWM 光电开关 STC89C52RC THB6016H ADC0804
一系统简介
1.1 步进电机工作原理简介
步进电机属于实用的典型的机电一体化组件。它是一种将电脉冲信号转化为角位移或直线位移的执行机构。又可称脉冲电机或阶跃电机，国外常称为Step motor、Stepping motor、Stepper motor等等。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按照设定的方向转动一个固定的角度（称为“步据角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到确定的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度
和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有累积误差的特点，广泛运用于各种开环控制。步进电机问世以后，很快确定了自己的应用领域，应用发展己有约30年的历史。步进电机的种类根据自身的结构不同，可分为三大类：反应式(Ⅵt，也称磁阻式)、永磁式(PM)和混合式(HB)。
永磁式步进电机一般为两项，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；
反应式步进电机一般为三相，可以实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但是噪声和震动较大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上面有许多相磁力绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机兼有反应式和永磁式的双重优点，其自身阻尼作用较好，运行平稳，噪音低、低频振动小，目前混合式步进电机是应用最广泛的电机之一。步进电机的优缺点如下：
(1)在不失步的前提下步进电机的角位移与输入脉冲数严格的成正比，因此不存在累计误差，具有良好的跟随性。
(2)步进电机的动态响应快、易于启停、正反转及变速。
(3)可用数字信号直接进行开环控制，容易构成简单廉价但可靠的数字控制系统。同时，在要求高时它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
(4)停止时具有自锁能力。
(5)速度可在相当宽范围内平滑调节。
(6)无刷，电机本体部件少，可靠性高。
(7)一般可以不用减速器而直接驱动负载。
(8)带惯性负载的能力较差。
(9)由于步进电机存在振荡和失步现象，因此必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。
(10)步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用普通的交直流电源驱动。
1.1.1 步进电机基本参数
(1)电机固有步进角
它表示控制系统每发出一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8（表示半步工作时为0.9度，整步工作时为1.8度），这个步踞角可以称为“电机固有步踞角”，它不一定是电机实际工作时的真正步进角，真正的步进角和驱动器有关。
(2)步进电机的相数
它是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步进角也不同，一般二相步进电机步进角为0.9/1.8、三相为0.75/1.5、无相为0.36/0.72.在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步进角的要求。如果使用细分驱动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需要在驱动器上改变细分数，就可以改变步进角。
(3)保持转矩
它是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是
步进电机最为重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持力矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持力矩就成为衡量步进电机最重要的参数之一。
1.2 步进电机细分简介
随着步进电机在数控机械、自动化领域中的应用越来越广泛，对小步距、低振动 和低噪声的步进电机要求愈来愈迫切。步距角公式r
z m 10360=θ 式中r z 一转子齿数；
1m 一运行拍数，通常等于定子相数或相数的整数倍，即km m =1； m 一定子相数；
k 一电机驱动方式。
由上式看出，步距角的大小由电机自身参数m 、r z ，和电机驱动
方式k 决定，受电机制造工艺的限制，靠增加m 和r z ，来减小步距角受
到一定限制，此时必须通过增大k 来获得更小的步距角。当步进电机工作于整步工作方式时，k=l ；当步进电机工作于半步工作方式时，k=2；为了获得更大的k ，就必须采用细分控制方法。细分驱动技术可以大幅度减小步进电机的步距角，并且步距角越小，进入稳定区域越容易，这样就增加了电机运行的平稳性，还可以减弱甚至消除电机的低频振荡和噪声，提高起动频率和高速下的转矩，同时也可以提高电机的定位分辨率和精度。
二 系统方案
2.1控制器的选择
方案一：采用CPLD为控制核心，适合复杂逻辑控制和高速运算系统；
方案二：使用51单片机为核心,适合系统控制。
综合分析，本系统采用STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机与51单片机兼容同时可以通过下载线下载程序，方便了程序的调试和运行。
2.2电子驱动电路与细分的方案选择
方案一：由分立元件制作TA8435h驱动电路。优点是成本低廉、易于控制。缺点是电路体积大,TA8435H在实体店很难购买，再者网购的TA8435H大多数是拆机件很难保证芯片的可用性和可靠性。
方案二：使用THB6016H做驱动电路简单，性能稳定，调试方便，而且芯片很容易购买，可靠性强。
根据电路要求分析，本系统采用THB6016H做驱动电路
2.3显示器的选择方案
方案一：选用LED数码管显示电机转速的各种信息，LED显示信息量小、功耗大，同时还需要制作相应硬件驱动电路。显示效果明显。
方案二：选用字符点阵LCD模块显示小车的各种信息，LCD信息量大、功耗低，，它提供标准的并行或者串行接口，驱动简单，使用方便。
显示要求明显且显示的信息量不大，所以采用方案一。
2.4转速信号采集方案
方案一：使用光译码盘。优点;测量比较精确。缺点:调试很负载，程序量大。
方案二：采用光电开关。优点：调试简单，只需要MCU在单位时间内计算输入MCU的脉冲数，就能通过简便的程序计算出转速。缺点：误差较大，码盘的缺口很难控制宽度。
综上，采用光电开关进行转速信号采集较为合理。
2.2.4开发软件的选择
方案一：汇编语言。比较直接、简洁，不适合复杂运算。不易读。
方案二：C语言。比较灵活，适合复杂判断和运算。
根据实际，选择用KEIL C 进行编程。
三模块介绍
3.1 STC89C52RC型单片机最小系统
单片机主要擅长系统控制，而不适合做复杂的数据处理，在设计单片机最小系统时我们选用STC89C52 8位DIP-40封装的单片机作为MCU，本系统的单片机最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路、外围总线接口等部分组成。图1为单片机最小系统结构框图。
图1
3.2 TB6560AHQ驱动电路
THB6016H两相混合式步进电机驱动芯片，内置双全桥MOSFET驱动、温度保护及过流保护，采用HZIP25封装（尺寸：36.5×17mm），耐压40V、电流3.5A（峰值）、16细分，外围电路简单。适配57mm机座及其以下所有两相混合式步进电机。
TB6560AHQ驱动芯片的优势：
（1）电机振动小噪音低：因为芯片自带2、8、16细分可选，足够满足每分钟从几到近千转的应用要求。
（2）嵌入式驱动器发热少：芯片自带的散热面积足以单独支持小电流驱动的散热要求。
（3）支持各种步进电机选型：客户可选择力矩稍大的混合式或永磁式步进电机，使电机工作在允许最大转矩的百分之30至50之间，电机
成本几乎不变；芯片提供多档电流设置和电流衰减模式，支持相同动力指标下各种不同参数的步进电机。
总之，因TB6560AHQ芯片集成度很高，外围电路极其简单，可靠性极高，支持57和部分86步进电机从每分钟几十到近千转的宽调速应用，可使数控设备研发成本和生产成本双双下降。实物如图2：
图2
工作电流设置表3：
表3
静止时自动半流如表4：
表4
细分设置如表5
表5
衰减设置如表6：
表6
3.3 电源模块
本系统要求有5V的电源输入，因此我们选用了LM317作为电源芯片。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。其应用电路如图7所示。图8为电源滤波电路。
图 7
图 8
稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo=1.25（1+R2/R1）。本系统中取R1为240n,R2取5K的可调电位器。通过调节R2的阻值大小，进而可以改变输出电压的大小，实现电压可调，其可调范围是Vo=1.25V—37V。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。
3.4 ADC0804
ADC0804是一个早期的A/D转换器，因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。ADC0804是一个8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：摸数转换时间大约100us；方便的
TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时（0V～5V）输入信号电压范围是0V～5V；不需要调零，等等。
ADC0804是一个20引脚的芯片，引脚排列如图9所示。
图9
CLK_R,CLK,GND之间用电阻和电容组成RC震荡电路，用来给ADC0804提供工作所需的脉冲，其脉冲频率为1/（1.1RC）。2/
V端
REF
用两个
V电压，即2.5v，将该电压作为AD芯k1的电阻分压得到2/
cc
片工作时内部参考电压。其电路图如图10：
图10 3.5 光电开关模块
光电开关模块采用简易的连接方式，在调节的时候注意将R2和R4的电阻调的尽可能小这样才能是产生的信号能够达到TTl电平，从而让单片机识别。其电路如图11：
图11
其整形电路，采用的是74LS14，74LS14是集成的施密特触发器，通过预设阀值将输入的正弦波整形为方波这样才能是MCU的外部中
断能更好的识别下降沿，从而使计数达到准确。其内部电路如图12：
图12
四程序设计
4.1 系统电路示意图
本次设计的“步进电机控制“这一套系统，主要利用ADC0890实现数据采集，数据为0---5V电压，转换为0—255的数字量，使单片机产生相应的脉冲，数码管前2位显示步进电机的理想转速。单片机读取的数字量改变步进电机的转速，光电开关和74LS14采集由码盘旋转产生的信号量，并将其转换为方波，输入MCU，经过MCU的计算将实际转速用数码管的后2位显示出来。其系统的电路示意图如下：
图13
4.2 程序设计
脉冲的产生有T0和T1定时中断产生，之所以要用两个定时中断是为了是产生的脉冲频率尽可能的低，因为步进电机只有在低速旋转时才具备它区别与直流电机的意义，如果用一个定时器，就不能很好的和前面的电位器和ADC0804相结合，其大致的程序如下，让TI滞后于T1定时器25ms，之后在使他们自动装载的时间相等，这样就能产生较理想的脉冲。
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256; //设置PWM波周期
TL0=(65536-50000)%256;
TH1=(65536-52500)/256;; //脉宽调节
TL1=(65536-52500)%256;;
ET0=1; //开定时器0中断
ET1=1; //开定时器1中断
TR0=1 ; //启动定时器0
TR1=1 ; //启动定时器1
void timer0() interrupt 1
{ TR0=0 ;
TH0=(15536+180*adval)/256;
TL0=(15536+180*adval)%256;
CLK1 = 1 ;
TR0=1 ; }
void timer1() interrupt 3
{ TR1=0 ;
TH1=(15536+180*adval)/256; //重新装载
TL1=(15536+180*adval)%256;
CLK1=0 ; //结束输出
TR1=1 ;
}
计数是由外部中断0来实现的，设置外部中断0下降沿触发，这样每来一个下降沿，num就自加，已达到对码盘空位的计数。
实际测速显示程序是由52单片机独有的T2定时器来实现的，在规定的时间内产生中断，以计算此时码盘转过的空隙数，来计算实际的转速。由于我们只采用T2定时器的计时功能，故自需对RCAP2H和RCAP2L进行赋值就可以了。因为52单片机在上电后自动默认T2OMD和T2CON为0，故不用在去设置。在T2中断处必须要求TF2进行软件清零，因为这个标志位是硬件不能清零的。其程序大致如下：
void timer2() interrupt 5 //{ a++; TF2 = 0; // 复位中断标志位
if(a>=10)
{a = 0;
TRU = (num*12)/35;
num = 0;}
}
五实物图
图14
六心的体会
本次综合设计是基于单片机的步进电机调速、细分、测速实验。步进电机本是我从来没有接触过的电机，本着挑战的心态我选择来了这个从未做过的实验，通过为期几个星期设计还真的使我受益匪浅。
所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”这句话还真的不假，从开始的设计实验的框架就让我头疼，因为不了解怎么样通过AD和电位器给步进电机给定速度，整个实验就无从下手，现在后头看看以
前的想法还真的比较幼稚，因为但是思考问题是分开考虑的，没有将整个设计综合考虑，给定速度是通过调节输出脉冲的个数，而输出脉冲个数是通过单片机来调节的，而单片机是通过I/O收集来的8位数据来进行运算从未通过中断来产生脉冲。其次到后来的稳压电路的制作，简简单单的一个电路我却花费的两天都没有调节出来，最后通过挨着排查才发现问题所在，为了防止稳压电路的输入端正负极接错，我特意增加了一个发光二极管，然而发光二极管在导通是电阻特别的大，以至于分担了很多电压使输出电压始终达不到5V，说明设计电路的时候不能想当然，而是要通过理论的推敲。再到后来就是细分的实现出现了很大的问题，最主要是因为以前没有接触过步进电机不知道怎么去控制它，最开始我使用了TA8435h去控制它，然而TA8435h 这块芯片在市面上很少，而且在网上购买都不能买到新的，且都是拆机的，可靠性不能得到保障，以至于后来没有焊接成功驱动板，其实这些都应该归结于对细分原理没有完全的搞清楚，概念没有吃透，导致选择芯片的失误。后来通过老师的指导才找到了合适的芯片。
调节程序还不叫顺利，就是在测量实际转速是，因为我采用了两个定时器去产生低频脉冲，以至于不能找到一个基准时间去衡量转速，最后还好是使用的52单片机，其内部有一个特殊的T2定时器，这样才解决这个问题。尚未解决的就是在实际测量转速的时候，由于步进电机在整步运行时，每走一步会产生抖动，这样就使得买盘没转动一个小格，本应产生一个脉冲即一个下降沿，却因为抖动产生多个脉冲，通过示波器观察的到，最多的时候产生9个脉冲，即外部中断
步进电机的简单电路控制
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：步进电机简单的控制电路 学院名称：南昌航空大学信息工程学院 专业：班级： 学号：姓名： 评分：教师： 2013 年 9 月 9 日 数字电路课程设计任务书 20 13－20 14 学年第 1 学期第 2 周－ 4 周
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
步进电机是一种原理为利用电子电路的电脉冲信号转变为角位移或线位移的感应电机。通过简单的数字电路来控制它的转速并可以利用数码管来计算其转动的圈数，便可以实现电机的正反向转动，并且在数码管上精确的显示出它转动的圈数，从而广泛应用于实际生活当中。其中涉及到计算机，数字电路，电机，机械，完成了简单的自动化控制流程，将所学知识应用于工程中，增加实践动手能力。 关键词：分频、时序控制、脉冲计数
前言 (1) 第一章设计内容及要求 (1) 第二章系统的组成及工作原理 (2) 第三章单元电路设计 (2) 3.1多谐振荡器 (2) 3.2 步进电机信号控制电路 (3) 3.3转速的测量及显示电路 (4) 第四章调试 (5) 4.1电路排板及制作 (5) 4.2电路的调试 (5) 第五章总结 (6) 附录1：设计原理图 (7) 附录2：PCB电路图 (8) 附录3: 元件清单 (9)
前言 步进电机最早出现于上世纪，源于资本主义的造船工业，是一种可以自由转动的电磁铁，其工作原理和如今的反应式电机差不多，是依靠磁导来产生电磁矩，从而实现转动。 到了80年代之后，微型计算机逐步的应用于工业与生活中，使得步进电机的控制更加的灵活多样，最主要的是利用分立元件或者小型的集成电路来控制，但是对元件的需求量很大，调试也很复杂，出现问题需要花大量的精力来调试，因此，通过计算机软件来控制步进电机是必然的趋势，以提高工作效率。 现在的步进电机主要是由数字电路组成，也是利用集成电路来控制电路，但是大大的提高了其精度，更好的满足工业发展的需要。目前用到最多的是混合式步进电机，并具有很好的发展前景。 步进电机按照工作原理可分为永磁式、磁阻式和永磁感应子式三种。 今后步进电机将会有以下四个方面的发展，为减小其占用的空间从而会往小型方向发展，以更加的适用于工业制造当中；为增加力矩，从而会将圆形改为方形，以提高其工作效率；为体现其优越的控制性能，从而会偏向于一体化设计，以实现电子自动化控制，更加灵活方便；为降低其成本，增加其性能，从而会向三相和五相的方向发展，以充分实现其优越性能。 步进电机以其显着的特点，在电子数字化时代将发挥重大作用，将广泛应用于数控车床、机器人、航空工业和电子领域中，可完成工作量大，任务复杂、精度高的制造业以及代替人类完成不利于身体健康的工业中，为生活带来更多的便利。 第一章设计内容及要求 基本要求：1、利用proteus软件设计步进电机的工作原理图，并进行仿真。 2、调试及实现。 （1）实现步进电机根据输入的脉冲旋转的相应圈数。 （2）可以实现复位，正反转控制，由4个LED代替4个线圈。 （3）实现步进电机的加速、减速功能。
步进电机控制实验
步进电机控制实验 一、实验目的： 了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。 二、实验容： 编写并调试出一个实验程序按下图所示控制步进电机旋转： 三、工作原理： 步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杠把角度变为直线位移，也可以用步进电机带螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。 步进电机实际上是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图所示。从图中可以看出，电机的定子上有六个等分磁极，A、A′、B、B′、C、C ′，相邻的两个磁极之间夹角为60o，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布的圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。 当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。 三相步进电机结构示意图 例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0
步进电机实验报告
. .. . 步进电机调速实验报告 班级：xx ：xx 学号：xxx 指导老师：xx
步进电机调速实验报告 一、实验目的及要求： 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量) 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。 二、实验原理： 1.一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出
的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。 进电动机需配置一个专用的电源供 电，电源的作用是让电动机的控制绕组 按照特定的顺序通电，即受输入的电脉 冲控制而动作，这个专用电源称为驱动 电源。步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。 2.对驱动电源的基本要求 （1）驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的需要；（2）要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求； （3）能最大限度地抑制步进电动机的振荡； （4）工作可靠，抗干扰能力强； （5）成本低、效率高、安装和维护方便。 3.驱动电源的组成 步进电动机的驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器（也称功率放大器）三部分组成， 三、实验源程序： /*************** writer:shopping.w ******************/ #include
实验步进电机控制实验
实验步进电机控制实验 一、实验目的 掌握步进电机的工作原理和控制方法 二、实验设备 1、EL-MUT-III型单片机实验箱 2、8051CPU模块 3、电机综合模块 三、实验内容 单片机通过244设置步进电机运行的步数和方向，并显示在数码管上，同时驱动电机按照设定的步数和方向转动，同时在数码管上显示电机的实际转动步数。 四、实验原理 步进电机工作原理见模块说明书，控制电路如下图： 五、实验步骤 1、实验连线： P1口的P1.0---P1.3分别接模块上的A、B、C、D。 CS244接CS0,244的输入IN0--IN7接平推开关KK1--KK8的输入K1--K8。 P1.7接单脉冲输出P-。 2、运行Keil C运行环境，打开Step4文件夹下的Step4.uv2，检查工程的Debug 参数设置是否正确，然后全速运行，数码管的左两位显示设定的步数（16进制），可以通过改变平推开关kk1—kk7的状态设定不同的运行步数，改变kk8的状态可改变电机的转动方向，在数码管上当数值位的小数点位点亮时，表示为逆时针方向，否则为顺时针方向。完成设置后，按动单脉冲开关Pules，电机按照设定的方向和步数开始转动，同时在数码管的右侧显示电机的转动步数，当达到设定值时，电机停止转动。
3、观察步进电机的运动与设定值是否一致。 六、实验结果 输入运行步数N，电机运行N步后停止，且方向与设定方向一致。 七、程序框图
实验直流电机调压调速实验 一、实验目的 掌握直流电机测速和调速的工作原理 二、实验设备 1、EL-MUT-III型单片机实验箱 2、8051CPU模块 3、电机综合模块 三、实验内容 电机每转一周，SIGNAL端产生一如图所示的脉冲,通过用INT0检测该脉冲的高电平，并从P10输出输出一8253的GATA信号来控制8253计数器的启停。 通过8253的计数值计算转速，转速值经主机箱RS232串口送至PC机，在PC机上进行PID计算，计算结果通过串口送给CPU，经D/A转换成电压，控制电机转速。 四、实验原理
步进电机调速
摘要 本文介绍的是在DICE-AT2型自控原理实验箱上，通过编写汇编语言实现对步进电机转速的调节以及正转—停止—反转的控制。 在试验箱上将电路搭好，打开软件，输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件装入系统，运行程序观察电机转速及转向的变化。 程序运行后电机的变化跟预期相符，各项步骤运行正常。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 关键词：步进电机；汇编编程；8088cpu；计算机控制
Abstract Is introduced in this paper on the DICE - AT2 control principle experiment box, by writing assembly language implementation of the stepping motor speed regulation and control forward, stop, reverse. In test chamber, general layout is good, open software, input program, the macro assembler after assembly, connection formation. EXE file into the system, run the program to observe the changes of motor speed and steering. Program is running after the change of the motor with expectations, the various steps to run normally. Stepper motor is the electrical pulse signal into angular displacement or linear displacement of open loop control stepping motor. Stepper motor as the executive element, it is one of the key products of electromechanical integration, widely used in all kinds of automation control system. With the development of microelectronics and computer technology, step ? Keywords:Stepping motor; Assembler programming; 8088 CPU; The computer control
实验三PLC步进电机控制实验
实验三 PLC步进电机控制实验 一、实验目的 1、掌握步进电机工作原理； 2、用PLC构成五相步进电机控制系统。 二、实验要求 1、通过实验，加深并验证学过的理论知识，掌握实验的基本方法和实验原理； 2、正确使用仪器设备； 3、认真观察仪器设备的运动方式，独立编写控制程序并进行操作。 4、学生在实验过程中，应学会独立思考，应用所学专业理论知识分析和解决实验中遇到的具体问题； 三、实验原理 步进电机工作原理 步进电机按工作原理可分为电磁式、磁阻式、永磁式、混合式四类。其中混合式步进电机从定子或转子的导磁体来看，它如反应式步进电机，所不同的是它的转子上置有磁钢，反应式转子则无磁钢。从它的磁路内含有永久磁钢这一点来说，又可以说它是永磁式，但因其结构不同，使其作用原理及性能方面，都与永磁式步进电机有明显区别。它好像是反应式和永磁式的结合，所以常称为混合式。混合式步进电机具有驱动电流小，效率高，过载能力强、控制精度高等特点，是目前市面上应用最为广泛的一种步进电机。 四、实验所用仪器 1、三菱FX1N-60MR一台； 2、计算机一台； 五、实验步骤和方法 1、熟悉编程环境，输入所编制的程序； 2、接通实验箱电源、串口通讯线； 3、将程序下载至PLC并运行。 六、实验注意事项 经指导教师检查同意后，方可接通电源进行实验操作。 七、实验预习要求 1、预习PLC编程环境，上机前预先将控制程序编制完成； 2、预习步进电机工作原理。 八、实验报告要求 实验报告的主要内容 1、实验目的 2、实验所用仪器 3、实验原理方法简要说明 4、程序清单。
实验报告册样式
实验步骤： 1、熟悉编程环境，编制程序；
实验步进电机控制实验
实验 步进电机控制实验 一、实验目的 掌握步进电机的工作原理和控制方法 二、实验设备 1、EL-MUT-III 型单片机实验箱 2、8051CPU 模块 3、电机综合模块 三、实验内容 单片机通过244设置步进电机运行的步数和方向，并显示在数码管上，同时驱动电机按照设定的步数和方向转动，同时在数码管上显示电机的实际转动步数。 四、实验原理 步进电机工作原理见模块说明书，控制电路如下图： 五、实验步骤 1、实验连线： P1口的P1.0---P1.3分别接模块上的A 、B 、C 、D 。 CS244接CS0,244的输入IN0--IN7接平推开关KK1--KK8的输入K1--K8。 P1.7接单脉冲输出P-。 2、运行Keil C 运行环境，打开Step4文件夹下的Step4.uv2，检查工程的Debug 参数设置是否正确，然后全速运行，数码管的左两位显示设定的步数（16进制），可以通过改变平推开关kk1—kk7的状态设定不同的运行步数，改变kk8的状态可改变电机的转动方向，在数码管上当数值位的小数点位点亮时，表示为逆时针方向，否则为顺时针方向。完成设置后，按动单脉冲开关Pules ，电机按照设定的方向和步数开1 2 74LS07 3 4U1B 74LS07 11 10 U1E 74LS07 13 12 U1F 74LS07 RED 1 ORANGE 2 Y E L L O W 3 PINK 4 B L U E 5 STEP MOTOR 4 PHASE +12V ORANGE PINK YELLOW BLUE RED A B C D
始转动，同时在数码管的右侧显示电机的转动步数，当达到设定值时，电机停止转动。 3、观察步进电机的运动与设定值是否一致。 六、实验结果 输入运行步数N ，电机运行N 步后停止，且方向与设定方向一致。 七、程序框图 开始 读244的状态 在数码观上显示N 初始化 反转N 步 正转 正转N 步 在数码管上显示 返回读244的设定值 N Y
控制步进电机调速系统实验报告
华北科技学院计算机系综合性实验 实验报告 课程名称微机原理及应用 实验学期 2011 至 2012 学年第二学期学生所在系部电子信息工程学院 年级 2009 专业班级 学生姓名学号 任课教师 实验成绩 计算机系制
《微机原理及应用》课程综合性实验报告 开课实验室：计算机接口实验室2012年5月29日 实验题目微机控制步进电机调速系统 一、实验目的 1、了解计算机控制步进电机原理 2、掌握步进电机正转反转设置方法 3、掌握步进电机调速工作原理及程序控制原理 二、设备与环境 TPC-2003A 微机。 Vc++编译器。 三、实验内容 硬件接线图参考实验指导书。 软件编程在TPC-2003A自带的VC++编译环境下使用。 在通用VC++下编程，需要拷贝相关的库文件。 用汇编语言编写控制程序需注明原理。 四、实验结果及分析 1、实验步骤 1、按如下实验原理图连接线路，利用8255输出脉冲序列，开关K0～K6控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。8255 CS接288H～28FH。PC0～PC3接BA～BD；PA口接逻辑电平开关。 2、编程：当K0～K6中某一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动。K7向上拨电机正转，向下拨电机反转。 实验原理图
2.实验结果 按照实验步骤连接实验电路，检查无误后运行程序。可以看到，当开关k0到k6依次为高电平时，电机转速越来越慢，k0闭合时速度最快，k6闭合时速度最慢，当k0到k6的低位有闭合时，步进电机按最低位的转速运行，因为程序中的查询方式是从k0-k6，即在程序的优先级别中k0的级别是最高的而k7的优先级别是最低的。k7控制电机的正转与反转。 3.实验分析 （1）步进电机的工作原理： 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动 电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 如图(b)所示：本实验使用的步进电机用直流＋5V 电压，每相电流为0.16A，电机线圈 由四相组成：即： φ1（BA） φ2（BB） Φ3（BC） Φ4（BD） 驱动方式为二相激磁方式，各线圈通电顺序如下表所示。图（b） 表中首先向φ1 线圈－φ2 线圈输入驱动电流，接着φ2－φ3，φ3－φ4，φ4－φ1，又返回到φ1－φ2，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。 实验可通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度。
实验6(步进电机实验)
实验6：步进电机实验 一、实验目的 了解直流电机和步进电机的工作原理 学会Linux下用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，用软件 的方法代替硬件的脉冲分配器 二、实验内容 学习步进电机的工作原理，了解实现电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，要掌握I/O的控制方法。Linux下编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动。 三、预备知识 C语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，Linux的基本操作。Linux关于module的必要知识。 四、实验设备及工具 硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验平台、PC机Pentium 500以上，硬盘10G以上 软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境 五、实验原理 1、步进电机概述 步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受
电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。 2、步进电机的种类 目前常用的步进电机有三类： 1、反应式步进电动机（VR）。它的结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。 2、永磁式步进电动机（PM）。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。 3、混合步进电动机（HB）。它综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机。 3、步进电机的工作原理 现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理。定子铁心上有六个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60度。每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。转子小齿的齿距是和定子相同的。设计时应使转子齿数能被二整除。但某一相绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿，使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负1/3的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。 和反应式步进电动机不同，永磁式步进电动机的绕组电流要求正，反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。混合式步进电动机的绕组电流也要求正，反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。 4、开发板中步进电机控制的实现 本开发板中使用的步进电机为四相步进电机。转子小齿数为64。 系统中采用四路I/O进行并行控制，ARM控制器直接发出多相脉冲信号，在通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。这样就不再需要脉冲分配器。脉冲分配器的功能可以由纯软件的方法实现。
步进电机实验报告剖析
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日
北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日
内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示
基于DC5V四相步进电机变频调速的控制
题目：步进电机正反转及调速设计 陈超 渭南师范学院物理与电气工程系2008级电气（1）班 摘要:利用单片机组成的变频调速控制器可以实现从低频(1～2 Hz) 起动到50 Hz ,可以消除以往工频50 Hz 直接起动对电机的冲击, 延长电机的使用寿命,同时由于变频器的输出电压可以自适应调节, 使负载电机可以工作在额定电压以下,不仅节能且可延长电机的使用寿命。本设计利用Atmel公司的AT89S52单片机对步进电机的变频调速进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用C语言进行软件编程，并用实验板进行演示、验证。 关键词：单片机、AT89S52、变频调速、C语言编程 一、绪论 1.1 课题背景 随着电力电子技术的日益发展和PWM控制技术的成熟, 利用电机的转速和输入电源的频率是线性关系这一原理, 将50 Hz 的交流电通过整流和逆变转换为频率可调的电源, 供给异步电动机, 实现调速的目的。不仅在方便经济的基础上有一定的优势，同时21世纪又是一个低碳环保型社会，对变频调速的研发具有很高的实际价值。
1.2 设计任务系统控制原理图 1.3 课题意义 在相应绿色节能经济的同时，顺应21世纪低碳经济的发展模式，本设计采用 经济、小型、环保、低功耗的单片机作为核心控制模块，模拟变频器工作对电机实行“变频调速”控制。采用变频的目的在，于当前变频调速技术已经在经济社会，绿色环保社会，低碳节约型社会发挥着重要的最用。 目前变频调速器已全部采用了数字化技术,并且日趋小型化、高可靠性和高精度。从应用角度看，其不仅具有显著的节电性能，而且还具有如下的优良性能： （1) 高速响应、低噪声、大范围、高精度平滑无级调速； （2) 体积小、重量轻、可挂墙安装，占地面积小； （3) 保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便； （4) 操作方便、简单； （5) 内设功能多，可满足不同工艺要求； （6) 具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC 联机，便于实现自动控制； （7) 软起动、软停机，具有电流限定和转差补偿控制； （8) 电动机直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置； （9) 功率因数高，节省电容补偿装置； AT89S52 电源电路 时钟电路 键盘电路 LCD 显示电路 步进电机驱动电路 霍尔检测电路
步进电机工作原理、驱动控制系统与选型
步进电机工作原理、驱动控制系统与选型 一、感应子式步进电机工作原理 （一）反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转： 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A 相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，
电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/dθ）成正比 其磁通量Ф=Br*S ；Br为磁密；S为导磁面积； F与L*D*Br成正比；L为铁芯有效长度；D为转子直径；Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 （二）感应子式步进电机
步进电机控制系统设计.
毕业设计论文 论文题目：基于单片机的步进电机控制电路板设计 摘要 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动（集成达林顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑
************* 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点，给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品（打印机、照相机、雕刻机）、工业控制（数控机床、工业机器人）、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片，它以其独特的低成本，小体积广受欢迎，当然其易编程也是不可多得的优点为此，本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统，可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。 1.2 设计目的及系统功能 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元，通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。 1
步进电机调速系统的设计与实现
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 第1章绪论 (1) 1.1课题研究的目的和意义 (1) 1.2国内外研究概况 (1) (2) 第2章步进电机系统设计方案 (2) 2.1步进电机的概述 (2) 2.2步进电机的驱动方式论证 (3) 2.3 步进电机运行控制 (6) 第3章系统硬件设计 (9) 3.1主控芯片介绍 (9) 3.2驱动电路 (11) (12) 3.4显示电路设计 (12) 3.5按键设计 (13)
第4章系统软件设计 (13) 4.1主程序设计 (13) 4.2按键子程序 (15) 第5章系统仿真与调试 (15) 5.1系统的仿真 (15) 5.2系统的调试 (16) 总结 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18) 附录 (18)
摘要 步进电机有启动快、步进精确、定位准等特点。随着现在自动化的需求，步进电机的应用已经非常广泛，在现在的自动化工厂中，起着重要的作用。 利用Proteus软件，进行电路的搭建和仿真。以单片机为核心通过连接外围电路组成控制步进电机调速的控制系统，通过方向信号，改变步进电机的旋转方向，调节频率，从而改变速度。本文通过介绍驱动电路，从中选择驱动方式，从而实现步进电机的细分驱动功能，确定步进电机的运行方式，并详细介绍了细分驱动电流的计算方法，细分能使步进电机的运行更稳定可靠，减少运行噪音。其中驱动电路的核心是以TB6560AHQ芯片搭建的电路，转速能达到五个级别的调速范围，最高转速能达到500多转。最后进行仿真，然后画出相对应的PCB板进行焊接，完成相应的实物。整个设计思路还是比较简单，操作容易，成本也比较低。 关键词：步进电机；单片机；细分驱动
步进电机实验报告
步进电机调速实验报告 班级：XX ________ 姓名：XX ___________ 学号: XXX 指导老师：XX
步进电机调速实验报告 、实验目的及要求: 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图（要求实现电机的速度反馈测 量，测量方式：数字测量） 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制（步进电机由实验中心提供，具体型号 42BYG）由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定 由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。 二、实验原理： 1. 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进 电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转 动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有 多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电 动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为 脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。 进电动机需配置一个专用的电源供电，电源的作用是让电动机的控制绕组按 照特定的顺序通电，即受输入的电脉冲控制而 动作，这个专用电源称为驱动电源。步进电动 机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进 图&步1誉赳动机驱动电源迪打框圏电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者 配合所形成的综合效果。 2.对驱动电源的基本要求 （1）驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的需要; （2）要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求； （3）能最大限度地抑制步进电动机的振荡； （4）工作可靠，抗干扰能力强； （5）成本低、效率高、安装和维护方便。
基于单片机控制的步进电动机调速系统设计
论文题目：基于单片机控制的步进电动机调速系统设计 摘要 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用AT89C51型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。 关键词：步进电机，单片机，调速系统
Abstract: Step-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of the sexual relationships existence, adds step-by-step electric motor characteristics such as only having the cyclicity error but there being no accumulative error.Feasible simplicity controlling a field using step-by-step electric motor to come to control changeable extraordinary in speed , location etc.Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency,Come to control the speed regulation , realizing step-by-step electric motor thereby to come to change the electric motor rotation rate step-by-step angle concretely the deferred length. Frequency adopt the internal timer of AT89C51 type monolithic machine to change CP pulse in the design plan in realizes the speed regulation controlling , realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates being in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby. Key words:Step-by-step electric motor , monolithic machine , speed regulation system
步进电机实验报告
Arduino步进电机实验报告 步进电机是将电信号转变为或的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制来控制电机转动的和，从而达到调速的目的。 实验目的： （1）了解步进电动机工作原理。 （2）熟悉步进电机驱动器使用方法。 （3）掌握步进电动机转向控制编程。 实验要求： （1）简要说明步进电动机工作原理。 （2）熟记步进电机驱动器的使用方法。 （3）完成步进电动机转速转向控制编程与实现。 （4）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份。 实验准备： 1. ArduinoUNOR3开发板 Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台，并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。 2. ULN2003芯片 ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。可以