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步进电机实验报告(20200623072940)

Arduino步进电机实验报告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，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，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。

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. Ardui no UNO R3 开发板

Arduino是一块基于开放原始代码的Simple i/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，MaxMS）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。可以用来驱动步进电机。

因本次使用的步进电机功率很小，所以可以直接使用一个ULN2003芯片进行驱动，如果是大功率的步进电机，是需要对应的驱动板的。

3. 五线四相步进电机

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。

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，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。

注意图中5条线的颜色：蓝、粉、黄、橙、红，这个顺序很重要

4. 电位器

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

实验原理

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入

一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

工业使用的步进电机与本次实验使用的不同，下面图式两种不同款式的工业用步进电机：

使用步进电机前一定要仔细查看说明书，确认是四相还是两相，各个线怎样连接，本次实验使用的步进电机是四相的，不同颜色的线定义如下图：

駆动方武：一一和駆动〉

------- CCW A向旋转｛轴伸端视）

From www-QfVH-k-wvc-rlc'Bl'iia-p-ca-im

F面是电机的端口结构图，1,3为一组，2,4为一组，5号是共用的VCC

ULN2003吉构图如下:

实验内容：

1. 准备好实验所需材料。

2. 把Arduino 、步进电机、驱动器、可调电源连接好

3. 编写控制程序。

4. 把下载线连接到电脑上进行下载。

5. 试验完成后整理好自己的材料。

实验结果与分析：

实验整体结果图如下：

9 COIV1 1 G

1 C

1 5 20

1々 30 T 3 4 0 1 N 5C 1 1

60 1 O 7C

硬件连接图如下:

T 曰

4 O

05 了

曰

Frorrt works

L lH

览

可以观察到当转动电位器时，步进电机会随着转动。当电位器停止转动时, 步进电机也随之停止转动。并且二者转动的方向一致。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。你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；同时你也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。在本实验中转动电位器就相当给步进电机加了一个脉冲信号。

实验小结：

通过此次的Arduino实验我们了解到步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。本实验中由电位器的旋转变化来控制其步进电机的电压变化，让其得到相应的脉冲信号来控制电机的转动。同时还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。

同时通过查阅资料我们也知道了如今虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。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

在这次实验过后不仅锻炼了我们的动手能力，同时实验的成功也为我们即将走上工作岗位增加了信心。最后感谢老师能给我们这一次好的锻炼机会。

实验所用程序：

*步进电机跟随电位器旋转

* (或者其他传感器)使用0号模拟口输入

* 使用arduino IDE 自带的Stepper.h 库文件

#in elude

// 这里设置步进电机旋转一圈是多少步

#defi ne STEPS 100

// attached to 设置步进电机的步数和引脚

Stepper stepper(STEPS, 8, 9, 10, 11);

//定义变量用来存储历史读数

int previous = 0;

void setup()

{

// 设置电机每分钟的转速为90步

stepper.setSpeed(90);

}

void loop()

{

// 获取传感器读数

int val = an alogRead(0);

西门子S 系列PLC控制步进电机进行正反转的方法

1、主程序先正转，等到正转完了就中断，中断中接通个辅助触点（），当闭合，住程序中的反转开始运做。这样子就OK了。 2、用PTO指令让OR 高速脉冲，另一个点如做方向信号，就可以控制正反转了，速度快慢就要控制输出脉冲周期了，周期越短速度越快，如果你速度很快的话请考虑缓慢加速，不然它是启动不了的，如果方向也变的快的话就要还做一个缓慢减速，不然它振动会蛮厉害，而且也会失步。 3、程NETWORK 1 // 用于单段脉冲串操作的主程序（PTO） // 首次扫描时，将映像寄存器位设为低 // 并调用子程序0 LD R 1 CALL SBR_0 NETWORK 1 // 子程序0开始 LD MOVB 16#8D SMB67 // 设置控制字节： // - 选择PTO操作 // - 选择单段操作 // - 选择毫秒增加 // - 设置脉冲计数和周期数值 // - 启用PTO功能 MOVW +500 SMW68 // 将周期设为500毫秒。 MOVD +4 SMD72 // 将脉冲计数设为4次脉冲。 ATCH INT_0 19 // 将中断例行程序0定义为 // 处理PTO完成中断的中断。 ENI // 全局中断启用

PLS 0 // 激活PTO操作，PLS0 =》 MOVB 16#89 SMB67 // 预载控制字节，用于随后的 // 周期改动。 NETWORK 1 // 中断0开始 // 如果当前周期为500毫秒： // 将周期设为1000毫秒，并生成4次脉冲 LDW= SMW68 +500 MOVW +1000 SMW68 PLS 0 CRETI NETWORK 2 // 如果当前周期为1000毫秒： // 将周期设为500毫秒，并生成4次脉冲 LDW= SMW68 +1000 MOVW +500 SMW68 PLS 0序注释艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解相关PLC产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。

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 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar code FFW[]= {

步进电机驱动方式的分类及比较

步进电机驱动方式的分类及比较步进电机驱动方式的分类及比较：步进电机驱动方法的分类主要有恒电压驱动方式、恒电流斩波驱动方式和细分驱动方式。以下是这几种驱动方式的简介及比较。 1 恒电压驱动方式 1．1 单电压驱动单电压驱动是指在电机绕组工作过程中，只用一个方向电压对绕组供电。如图2所示，L为电机绕组，VCC为电源。当输入信号In为高电平时，提供足够大的基极电流使三极管T处于饱和状态，若忽略其饱和压降，则电源电压全部作用在电机绕组上。当In为低电平时，三极管截止，绕组无电流通过。为使通电时绕组电流迅速达到预设电流，串入电阻Rc；为防止关断T时绕组电流变化率太大，而产生很大的反电势将T击穿，在绕组的两端并联一个二极管D和电阻Rd，为绕组电流提供一个泄放回路，也称“续流回路”。单电压功率驱动电路的优点是电路结构简单、元件少、成本低、可靠性高。但是由于串入电阻后，功耗加大，整个功率驱动电路的效率较低，仅适合于驱动小功率步进电机。 1．2 高低压驱动为了使通电时绕组能迅速到达设定电流，关断时绕组电流迅速衰减为零，同时又具有较高的效率，出现了高低压驱动方式。如图3所示，Th、T1分别为高压管和低压管，Vh、V1分别为高低压电源，Ih、I1分别为高低端的脉冲信号。在导通前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率，而在前沿过后用低电压来维持绕组的电流。高低压驱动可获得较好的高频特性，但是由于高压管的导通时间不变，在低频时，绕组获得了过多的能量，容易引起振荡。可通过改变其高压管导通时间来解决低频振荡问题，然而其控制电路较单电压复杂，可靠性降低，一旦高压管失控，将会因电流太大损坏电机。 2 恒电流斩波驱动方式 2．1 自激式恒电流斩波驱动图4为自激式恒电流斩波驱动框图。把步进电机绕组电流值转化为一定比例的电压，与D／A转换器输出的预设值进行比较，控制功率管的开关，从而达到控制绕组相电流的目的。从理论上讲，自激式恒电流斩波驱动可以将电机绕组的电流控制在某一恒定值。但由于斩波频率是可变的，会使绕组激起很高的浪涌电压，因而对控制电路产生很大的干扰，容易产生振荡，可靠性大大降低。

步进电机的控制实验报告

步进电机的控制实验报告一、实验目的 1.学习步进电机的工作原理。 2.了解步进电机的驱动电路。 3.学会用单片机控制步进电机。二、实验器件 1.T IVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。 2.电脑以及CCS开发软件。三、实验内容设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。四、实验原理双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是 A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。 H双极性四线步进电机驱动相序： 1.单相四拍通电驱动时序正转： A/ B A B/ 反转： B/ A B A/ 2.双相通电四拍驱动时序正转：A/B AB AB/ A/B/ 反转：A/B/ AB/ AB A/B 3.半步八拍驱动时序正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/ 反转：A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/

DRV8833驱动芯片： DRV8833为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。该器件具有两个H 桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。借助正确的PCB设计，DRV8833的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。每个H桥可支持高达2A的峰值电流。在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。 DRV8833内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。图1 H桥电路真值表设计思路：使用单相四拍通电驱动时序驱动步进电机。用单片机生成四个占空比为25%相位逐个延迟90度的PWM信号，按照特定顺序输入到驱动芯片的AIN1、AIN2、BIN1、BIN2引脚。通过调节LCD模块上的滚轮来调节PWM信号的周期从而控制步进电机的转速。调节的频率范围是25HZ-50HZ。步进电机的转速信息通过传感器采样送到单片机，信息处理后送到LCD显示模块显示。实验主程序： int main(void) { uint32_t pui32ADC0Value[1]; // 保存ADC采样值 int speed = 0; uint32_t cur_Period, old_Period = 0; // 根据滚轮ADC转换值换算出当前的时间周期值 // 系统时钟设置 SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_64 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ); // 初始化滚轮 Init_ADCWheel();

PLC控制步进电机的实例(图与程序)

PLC控制步进电机的实例(图与程序) ·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 ·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ ·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！

·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)： ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0 ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。 ·一般两相步进电机驱动器端子示意图： ·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。 ·V+，GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。 ·A+，A-，B+，B-分别接步进电机的两相线圈。

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

步进电机驱动方式(细分)概述

步进电机驱动方式（细分）概述众所周知，步进电机的驱动方式有整步，半步，细分驱动。三者即有区别又有联系，目前，市面上很多驱动器支持细分驱动方式。本文主要描述这三种驱动的概述。如下图是两相步进电机的内部定子示意图，为了使电机的转子能够连续、平稳地转动，定子必须产生一个连续、平均的磁场。因为从宏观上看，电机转子始终跟随电机定子合成的磁场方向。如果定子合成的磁场变化太快，转子跟随不上，这时步进电机就出现失步现象。既然电机转子是跟随电机定子磁场转动，而电机定子磁场的强度和方向是由定子合成电流决定且成正比。即只要控制电机的定子电流，则可以达到驱动电机的目的。下图是两相步进电机的电流合成示意图。其中Ia是由A-A`相产生，Ib是由B-B`相产生，它们两个合成后产生的电流I就是电机定子的合成电流，它可以代表电机定子产生磁场的大小和方向。有了以上的步进电机背景描述后，对于步进电机的整步、半步、细分的三种驱动方式，都会是同一种方法，只是电流把一个圆(360°)分割的粗细程序不同。整步驱动对于整步驱动方式，电机是走一个整步，如对于一个步进角是3.6°的步进电机，整步驱动是每走一步是走3.6°。

下图是整步驱动方式中，电机定子的电流次序示意图：由上图可知，整步驱动每一时刻只有一个相通电，所以这种驱动方式的驱动电路可以是很简单，程序代码也是相对容易实现，且由上图可以得到电机整步驱动相序如下： BB’→A’A→B’B→A A’→B B’ 下图是这种驱动方式的电流矢量分割图：可见，整步驱动方式的电流矢量把一个圆平均分割成四份。下图是整步驱动方式的A、B相的电流I vs T图：可以看出，整步驱动描出的正弦波是粗糙的。使用这种方式驱动步进电机，低速时电机会抖动，噪声会比较大。但是，这种驱动方式无论在硬件或软件上都是相对简单，从而驱

电机实验报告

步进电机控制报告目录引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)

3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)

引言本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。

一系统技术指标系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。二总体方案 2.1 任务分析本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：

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。

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

步进电机实验报告

单片机实验课程名称：步进电机表实验授课班级：2010级自动化三班任课教师：文远熔计划学时：32学时实验组员：张藤耀赵福亮王聪慧秦菱蔚梁钦郑欢

目录摘要………………………………………………………………………… 第一章概述…………………………………………………………………………………………. 1.1实验目的………………………………………………………………………… 1.2实验要求………………………………………………………………………… 1.3步进电机的介绍…………………………………………………………………… 1.4 研究思路………………………………………………………………………… 第二章硬件设计………………………………………………………….. 2.1 51单片机介绍…………………………………………………………………… 2.2 UIN2003A…………………………………………………………………………… 2.3 ZLG7290…………………………………………………………………………… 2.3.1 7290工作原理………………………………………………………………… 2.3.2 7290引脚图…………………………………………………………………… 第三章相关图像………………………………………………………………. 3.1 总电路图……………………………………………………………………… 3.2 7290控制数码管……………………………………………………………………… 3.3 程序流程图………………………………………………………………………… 3.3.1 控制框图………………………………………………………………………… 3.3.2 流程图………………………………………………………………………… 第四章调试………………………………………………………………………第五章心得体会…………………………………………………………………附录【一】系统程序……………………………………………………………附录【二】参考文献…………………………………………………………….

基于FPGA的步进电机的PWM控制__细分驱动的实现

姓名___ _ _ _ 学号201016050136 院系电气信息工程学院专业电子信息工程班级___信息10-1______ __

目录目录 (2) 摘要 (3) 关键词 (3) Abstract (3) Keywords (3) 一、引言 (4) 二、步进电机细分驱动的基本原理 (4) 三、Quartus II概述 (5) 四、课题设计 (5) （一）总体设计 (5) （二）细分电流的实现 (6) （三）细分驱动性能的改善 (6) （四）程序设计 (6) 六、仿真与测试结果分析 (10) 七、结论 (12) 参考文献 (12) 注释 (13) 附录 (14) 心得体会 (20)

摘要在对步进电机细分驱动原理进行分析研究的基础上，提出一种基于FPGA 控制的步进电机细分驱动器。利用FPGA中的嵌入式EAB构成LPM-ROM，存放步进电机各相细分电流所需的PWM控制波形数据表，并通过FPGA设计的数字比较器，同时产生多路PWM电流波形，实现对步进电机转角进行均匀细分控制。实验证明，所研制的步进电机驱动器不仅体积小，简化了系统的设计，减少了延迟，改善了低频特性，有良好的适应性和自保护能力，提高了驱动器的稳定性和可靠性。关键词步进电机；细分驱动；脉宽调制；FPGA Abstract In this paper, a divided driving circuit for stepping motor controlled by FPGA is put forward, based on the analysis of the principle of stepping motor divided driving. Using embedded EAB in FPGA to compose LPM-ROM, store PWM control wave form data which stepping motor each phase subdivided driving current is needed．The magnitude comparator designed with FPGA generates several PWM current waveform synchronously, to realize the step angles even division control for three–phase stepping motor.Experimments have proved that the developed subdivision driver is not only smaller,sampler in system, can shorten the delay time,improve the stability in low frequency ,but has good self-adaptation and self-protection ability,and its stability and relibility are higher. Keywords stepping motor; divided driving；PWM; FPGA

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。

msp430控制步进电机实验报告

计算机硬件应用课程设计

一、实验内容及要求题目：步进电机控制设计使用单片机为核心，设计一个步进电机控制器。基本要求：使用单片机为控制核心，编写程序并设计硬件结构，实现对步进电机的控制。步进电机按固定方向连续转动。对电机的运行方向进行控制，如：要求按下A 键时，能够控制步进电机正转；按下B键时，能够控制步进电机反转。提高要求(选作)：用LED数码管显示步进电机的转动状态；增加启动、停止控制按键。二、小组成员三、实验软硬件环境简介硬件环境：MSP430G2553单片机一块，五线四相步进电机一个，驱动芯片ULN2003一块，开关三个，下载线一根。软件设计：仿真软件PROTEUS 8.0 Professional；代码编写软件IAR；WINDOWS操作系统。四、设计方案分析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设备，它实际上是一种单相或多相同步的步进电机。单相步进电机由单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，故需要加一个驱动电路。当向脉冲分配器输入一个脉冲时，电动机各相的通电状态就会发生改变，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法的脉冲数成正比；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。步进电机的不同驱动方式，都是在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态。步进电机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，都必须以脉冲电流来驱动。若每转一圈以20个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18°，其旋转角度与脉冲数成正比，正反转可以由脉冲顺序来控制。步进电机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁，其中全部励磁又有1相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称为1-2相励磁。 1相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振动较大，每一励磁信号可走18°。若以1相励磁法控制步进电机正转，其励磁顺序表如下。若以励磁信号反响传送，则步进电机反转。本实验中采用这个方法。

步进电机及其驱动电路

第三节步进电动机及其驱动一、步进电机的特点与种类 1.步进电机的特点步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。步进电动机具有以下特点： ?工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响； ?步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零” ； ?由于可以直接用数字信号控制，与微机接口比较容易； ?控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”； ?不需要传感器进行反馈，可以进行开环控制； ?缺点是能量效率较低。就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，可将其分为以下三种：（1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance),也叫反应式步进电动机（2）永磁(PM-Permanent Magnet)型（3）混合(HB-Hybrid)型（1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance) 结构原理：该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动，故又称作反应式步进电动机。其结构原理如图3.5定子1 上嵌有线圈，转子2朝定子与转子之间磁阻最小方向转动，并由此而得名可变磁阻型。

图3.6 可变式阻步进电机可变磁阻步进电机的特点：反应式电动机的定子与转子均不含永久磁铁，故无励磁时没有保持力；需要将气隙作得尽可能小，例如几个微米；结构简单，运行频率高，可产生中等转矩，步距角小（0.09~9°）制造材料费用低；有些数控机床及工业机器人上使用。（3）混合(HB-Hybrid)型结构原理这类电机是PM式和VR式的复合形式。其定子与VR类似，表面制有小齿，转子由永磁铁和铁心构成，同样切有小齿，为了减小步距角可以在结构上增加转子和定子的齿数。其结构如图3.7所示。混合式步进电机特点: HB兼有PM和VR式步进电机的特点：步距角可以做得较小(0.9~3.6°)；无励磁时具有保持力；可以产生较大转矩，应用较广。

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一、实验目得及要求: 1、熟悉步进电机得工作原理 2、熟悉51系列单片机得工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制得步进电机调速原理图(要求实现电机得速度反馈测量,测量方式:数字测量) ４、实现51系列单片机对步进电机得速度控制（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得启动与停止;实现加速、匀速、与减速控制.速度设定由键盘设定，步进电机得反馈速度由LED数码管显示。二、实验原理： 1、一般电动机都就是连续旋转,而步进电动却就是一步一步转动得,故叫步进电动机。步进电机就是数字控制电机，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。步进电动机得转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接得控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号，步进电动机得转子就前进一步。由于输入得就是脉冲信号,输出得角位移就是断续得，所以又称为脉冲电动机.随着数字控制系统得发展,步进电动机得应用将逐渐扩大。进电动机需配置一个专用得电源供电,电源得作用就是让电动机得控制绕组按照特定得顺序通电,即受输入得电脉冲控制而动作，这个专用电源称为驱动电源.步进电动机及其驱动电源就是一个互相联系得整体，步进电动机得运行性能就是由电动机与驱动电源两者配合所形成得综合效果。 2、对驱动电源得基本要求

（1)驱动电源得相数、通电方式与电压、电流都要满足步进电动机得需要; （2）要满足步进电动机得起动频率与运行频率得要求; (3)能最大限度地抑制步进电动机得振荡; (4）工作可靠,抗干扰能力强; (5）成本低、效率高、安装与维护方便。 3、驱动电源得组成步进电动机得驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器与脉冲放大器(也称功率放大器)三部分组成, 三、实验源程序：／＊**＊＊＊*＊＊*＊***＊wrｉter：shｏppinｇ、w ＊**＊***＊***＊＊*＊*＊*／ #incｌude 〈reg５2、h〉 #defｉne uint uｎｓigned ｉnt ＃ｄｅfine ｕchar uｎsiｇned chａr uchａｒ cｏde FＦW[］= { ?0x01,０ｘ03,0ｘ02,0x06，0x04,0ｘ0c,0x０８,0x0９｝; uchar coｄe REV[]= ｛ ?0ｘ09,0x08，0x０c，0x０4,0x０6,０x０2,０x03,0x01 }; ｓbｉt Ｋ１ = P3^0； sbｉｔＫ2 = Ｐ3^1; sbit K3 = Ｐ3^2; ｖｏid ＤｅlaｙＭＳ(uint ｍs） { uchar i； wｈiｌe（ms-—）｛

步进电机实验报告

步进电机实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

单片机控制电机调速实验报告

重庆邮电大学综合实验报告——单片机控制步进电机调速学生姓名：组长：AAAA 组员：AAAAAAAA 学号：XXXXX XXXXXXXXXXXXX 所在学院：自动化班级：XXXXX 专业：机械设计制造及其自动化指导老师：XXXX 成绩评定：检测与控制实验中心

目录一、实验要求与目的 (3) 1、设计要求 (3) 2、实验目的 (3) 二、设计思路 (3) 三、实验原理 (4) 1、步进电机 (4) 2、步进电机控制系统结构 (4) 3、速度控制算法 (5) 四、功能概述及方案设计 (5) 1、显示模块 (5) 2、AD转换模块 (6) 3、步进电机细分驱动模块 (6) 五、实验运行程序 (7) 六、实验心得 (13) 参考文献 (13)

一、实验要求与目的 1、设计要求 1、步进电机的给定速度由电位器通过AD转换输入 2、只有给定速度和实际速度显示功能 3、实际速度通过红外光电开关（或霍尔元件）检查 4、步进电机具有细分功能：1/2细分 1/4细分 1/8细分 5、测试步进电机的响应时间及曲线 2、实验目的 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 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制 5、了解霍尔元件和步进电机细分驱动芯片tb6560的使用二、设计思路主控芯片采用STC89C52单片机，显示采用1602液晶，由于步进电机速度设定由电位器输入，使用外部AD tlc5510，AD时钟源接89C52 ALE引脚，AD为并行，AD使用单片机P1口，可以直接读取，根据对应数据设定速度。步进电机速度控制采用闭环控制，由于传统的PID控制算法波动较大，我们采用分级设定加速度的办法，并把编码器反馈回来的速度与设定速度进行比较确定是加速还是减速，软件模拟加速减速过程，步进电机细分由驱动芯片TB6560提供，由于驱动细分由m1、m2口电平决定，我们采取直接通过拨码开关设定电平，从而设定驱动细分值。

步进电机驱动方案概述

步进电机驱动方案概述众所周知，步进电机的驱动方式有整步，半步，细分驱动。三者即有区别又有联系，目前，市面上很多驱动器支持细分驱动方式。本文主要描述这三种驱动的概述如下图是两相步进电机的内部定子示意图，为了使电机的转子能够连续、平稳地转动，定子必须产生一个连续、平均的磁场。因为从宏观上看，电机转子始终跟随电机定子合成的磁场方向。如果定子合成的磁场变化太快，转子跟随不上，这时步进电机就出现失步现象。既然电机转子是跟随电机定子磁场转动，而电机定子磁场的强度和方向是由定子合成电流决定且成正比。即只要控制电机的定子电流，则可以达到驱动电机的目的。下图是两相步进电机的电流合成示意图。其中Ia是由A-A`相产生，Ib是由B-B`相产生，它们两个合成后产生的电流I就是电机定子的合成电流，它可以代表电机定子产生磁场的大小和方向。有了以上的步进电机背景描述后，对于步进电机的整步、半步、细分的三种驱动方式，都会是同一种方法，只是电流把一个圆(360°)分割的粗细程序不同。整步驱动对于整步驱动方式，电机是走一个整步，如对于一个步进角是3.6°的步进电机，整步驱动是每走一步是走3.6°。下图是整步驱动方式中，电机定子的电流次序示意图：由上图可知，整步驱动每一时刻只有一个相通电，所以这种驱动方式的驱动电路可以是很简单，程序代码也是相对容易实现，且由上图可以得到电机整步驱动相序如下： BB’→A’A→B’B→AA’→BB’

下图是这种驱动方式的电流矢量分割图：可见，整步驱动方式的电流矢量把一个圆平均分割成四份。下图是整步驱动方式的A、B相的电流I vs T图：可以看出，整步驱动描出的正弦波是粗糙的。使用这种方式驱动步进电机，低速时电机会抖动，噪声会比较大。但是，这种驱动方式无论在硬件或软件上都是相对简单，从而驱动器制造成本容易得到控制。半步驱动对于半步驱动方式，电机是走一个半步，如对于一个步进角是3.6°的步进电机，半步驱动是每走一步，是走 1.8°(3.6°/2)。下图是半步驱动方式中，电机定子的电流次序示意图：由上图可见，半步驱动方式的比整步驱动方式相对复杂一些，在同一时刻，可能两个相都需要被通电，如果要求电机转动的力矩平稳，则需要在两相同时通电时，通电电流应该为单相通电电流的sin(45°)，即√2/2。当然，可以直接通以和单相通电流相等的电流，结果是电机转动过程中的力矩不恒定，但它带来的好处是驱动电路或软件编写的简化。具体应用视实际场合而定。以下是这种的驱动方式的驱动相序： BB’→BB’ A’A→A’A→B’B A’A→B’B→B’B AA’→AA’→AA’ BB’