旋转a轴步进电机控制器课程设计说明书

目录

一．系统概述-------------------------------------------2 二．步进电机简介---------------------------------------3 三．步进电机驱动---------------------------------------4 四．软件设计-------------------------------------------9 五．步进电机控制器程序---------------------------------11 六．设计感想-------------------------------------------21 七．参考文献-------------------------------------------21

一．系统概述

1.1步进电机控制工作原理

步进电机实际上是一个数字\角度转换器，也是一个串行的数\模转换器。步进电机的基本控制包括启停控制、转向控制、速度控制、换向控制4 个方面。从结构上看 ,步进电机分为三相、四相、五相等类型 ,常用的则以三相为主。三相步进电机的工作方式有三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3 种 ,下面具体加以阐述。

1.1.1步进电机的启停控制

步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。

1.1.2步进电机的转向控制

如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA。如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。其他方式情况类似。

1.1.3步进电机的速度控制

如果给步进电机发一个控制脉冲 ,它就转一步 ,再发一个脉冲 ,它会再转一步。2 个脉冲的间隔越短 ,步进电机就转得越快。

调整送给步进电机的脉冲频率 ,就可以对步进电机进行调速。

1.1.4步进电机的换向控制

步进电机换向时 ,一定要在电机减速停止或降到突跳频率范围之内再换向 ,以免产生较大的冲击而损坏电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个脉冲结束后以及下一个方向的第1 个脉冲前发出。对于脉冲的设计主要要求要有一定的脉冲宽度(一般不小于5μs)、脉冲序列的均匀度及高低电平方式。在某一高速下的正、反向切换实质包含了减速→换向→加速3 个过程。

二．步进电机简介

步进电机驱动器的工作原理

步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。

本设计首先要了解步进电机的工作原理，然后进行其驱动器的软、硬件设计。

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,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动机的转速和加速度,从而达到调速的目的。

三．步进电机驱动

步进电机驱动方式:

1、1相励磁法: 每一个瞬间只有一个线圈导通,其它线圈休息。其特点是励磁方法简单,耗电低,精确度良好。但是力矩小、震动大,每次励磁走的都是标称角度.。

2、2相励磁法:每一瞬间有两个线圈同时导通,特点是力矩大、震动较小,每次励磁转动的角度是标称角度。

3’、1-2相励磁法:1相和2相轮流交替导通,精度较高,切运转平稳。每送一个励磁信号转动二分之一标称角度，也称为半步驱动。

1相励磁

2相励磁

1-2相励磁

该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图1 四相步进电机步进示意图

开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。

当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C 相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极

产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：

图2.步进电机工作时序波形图

2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理

图3 步进电机驱动器系统电路原理图

AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4～P1.7输出，经74LS 14反相后进入9014，经9014放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中L1为步进电机的一相绕组。AT89C2051

选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。

图3中的RL1～RL4为绕组内阻，50Ω电阻是一外接电阻，起限流作用，也是一个改善回路时间常数的元件。D1～D4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1～D4)而衰减掉，从而保护了功率管TIP122不受损坏。

在50Ω外接电阻上并联一个200μF电容，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高了步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时间变小，也起到提高高频工作性能的作用。

四．.软件设计

驱动器根据拨码开关KX、KY的不同组合有三种工作方式供选择：

方式1为中断方式：P3.5(INT1)为步进脉冲输入端，P3.7为正反转脉冲输入端。上位机(PC机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。

方式2为串行通讯方式：上位机(PC机或单片机)将控制命令发送给驱动器，驱动器根据控制命令自行完成有关控制过程。

方式3为拨码开关控制方式：通过K1～K5的不同组合，直接控制步进电机。

当上电或按下复位键KR后，AT89C2051先检测拨码开关KX、KY的状态，根据KX、KY 的不同组合，进入不同的工作方式。以下给出方式1的程序流程框图与源程序。

在程序的编制中，要特别注意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。其中20H单元的各位为步进电机正转标志位;21H单元各位为反转标志位。在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。

方式1程序框图

五．步进电机控制器程序

/*-----------------------------------------------

名称：步进电机控制器程序

日期：2012年3月

内容：本程序用于测试4相步进电机常规驱动5个按键分别控制加速、减速、开启、停止和反转.

数码管显示01-18速度等级，数字越大，速度越大

------------------------------------------------*/

#include

#define KeyPort P3

#define DataPort P0 //定义数据端口程序中遇到DataPort 则用P0 替换

sbit LATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口段锁存

sbit LATCH2=P2^3;// 位锁存

unsigned char code

dofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f} ;// 显示段码值0~9

unsigned char code

dofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码

unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量

sbit A1=P1^0; //定义步进电机连接端口

sbit B1=P1^1;

sbit C1=P1^2;

sbit D1=P1^3;

#define Coil_AB1 {A1=1;B1=1;C1=0;D1=0;}//AB相通电，其他相断电#define Coil_BC1 {A1=0;B1=1;C1=1;D1=0;}//BC相通电，其他相断电#define Coil_CD1 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=1;}//CD相通电，其他相断电#define Coil_DA1 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电，其他相断电#define Coil_A1 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}//A相通电，其他相断电#define Coil_B1 {A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;}//B相通电，其他相断电#define Coil_C1 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;}//C相通电，其他相断电#define Coil_D1 {A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电，其他相断电#define Coil_OFF {A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;}//全部断电

unsigned char Speed=1;

bit StopFlag;

void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);

void Init_Timer0(void);

unsigned char KeyScan(void);

/*------------------------------------------------

uS延时函数，含有输入参数unsigned char t，无返回值unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是

0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时

长度如下T=tx2+5 uS

------------------------------------------------*/

void DelayUs2x(unsigned char t)

{

while(--t);

}

/*------------------------------------------------

mS延时函数，含有输入参数unsigned char t，无返回值unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编

------------------------------------------------*/

void DelayMs(unsigned char t)

{

while(t--)

{

//大致延时1mS

DelayUs2x(245);

DelayUs2x(245);

}

}

/*------------------------------------------------

主函数

------------------------------------------------*/

main()

{

unsigned int i=512;//旋转一周时间

unsigned char num;

Init_Timer0();

Coil_OFF

while(1) //正向

{

num=KeyScan(); //循环调用按键扫描

if(num==1)//第一个按键,速度等级增加

{

if(Speed<18)

Speed++;

}

else if(num==2)//第二个按键，速度等级减小{

if(Speed>1)

Speed--;

}

else if(num==3)

{

Coil_OFF

StopFlag=1;

}

else if(num==4)

{

StopFlag=0;

}

TempData[0]=dofly_DuanMa[Speed/10];//分解显示信息，如要显示68，则68/10=6 68%10=8

TempData[1]=dofly_DuanMa[Speed%10];

}

}

/*------------------------------------------------

显示函数，用于动态扫描数码管

输入参数FirstBit 表示需要显示的第一位，如赋值2表示从第三个数码管开始显示

如输入0表示从第一个显示。

Num表示需要显示的位数，如需要显示99两位数值则该值输入2 ------------------------------------------------*/

void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)

{

static unsigned char i=0;

DataPort=0; //清空数据，防止有交替重影

LATCH1=1; //段锁存

LATCH1=0;

DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位码

LATCH2=1; //位锁存

LATCH2=0;

DataPort=TempData[i]; //取显示数据，段码

LATCH1=1; //段锁存

LATCH1=0;

i++;

if(i==Num)

i=0;

}

/*------------------------------------------------

定时器初始化子程序

------------------------------------------------*/

void Init_Timer0(void)

{

TMOD |= 0x01; //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响

//TH0=0x00; //给定初值

//TL0=0x00;

EA=1; //总中断打开

ET0=1; //定时器中断打开

TR0=1; //定时器开关打开

PT0=1; //优先级打开

}

/*------------------------------------------------

定时器中断子程序

------------------------------------------------*/

void Timer0_isr(void) interrupt 1

{

static unsigned char times,i;

TH0=(65536-1000)/256; //重新赋值1ms

TL0=(65536-1000)%256;

Display(0,8);

if(!StopFlag)

{

if(times==(20-Speed))//最大值18，所以最小间隔值20-18=2 {

times=0;

switch(i)

{

case 0:Coil_A1;i++;break;

case 1:Coil_B1;i++;break;

case 2:Coil_C1;i++;break;

case 3:Coil_D1;i++;break;

case 4:i=0;break;

default:break;

}

}

times++;

}

}

/*------------------------------------------------

按键扫描函数，返回扫描键值

------------------------------------------------*/

unsigned char KeyScan(void) {

unsigned char keyvalue;

if(KeyPort!=0xff)

{

DelayMs(10);

if(KeyPort!=0xff)

{

keyvalue=KeyPort;

while(KeyPort!=0xff);

switch(keyvalue)

{

case 0xfe:return 1;break;

case 0xfd:return 2;break;

case 0xfb:return 3;break;

case 0xf7:return 4;break;

case 0xef:return 5;break;

case 0xdf:return 6;break;

case 0xbf:return 7;break;

case 0x7f:return 8;break;

default:return 0;break;

}

万向传动轴设计说明书

汽车设计课程设计说明书 设计题目：上海大众-桑塔纳志俊万向传动 轴设计 2014年11月28日

目录 1前言 2设计说明书 2.1原始数据 2.2设计要求 3万向传动轴设计 3.1万向节结构方案的分析与选择3.1.1十字轴式万向节 3.1.2准等速万向节 3.2万向节传动的运动和受力分析3.2.1单十字轴万向节传动 3.2.2双十字轴万向节传动 3.2.3多十字轴万向节传动 4 万向节的设计与计算 4.1 万向传动轴的计算载荷 4.2传动轴载荷计算

4.3计算过程 5 万向传动轴的结构分析与设计计算 5.1 传动轴设计 6 法兰盘设计

前言 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化；万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。

2 设计说明书 2.1 原始数据 最大总质量：1210kg 发动机的最大输出扭矩：Tmax=140N·m（n=3800r/min）； 轴距：2656mm； 前轮胎选取：195/60 R14 、后轮胎规格：195/60 R14 长*宽*高（mm）：4687*1700*1450 前轮距（mm)；1414 后轮距(mm):1422 最大马力(pa):95 2.2 设计要求 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩和使用工况)及总布置图，选择万向传动轴的结构型式及主要特性参数，设计出一套完整的万向传动轴，设计过程中要进行必要的计算与校核。 3．万向传动轴设计和主要技术参数的确定 （1）万向节设计计算 （2）传动轴设计计算 （3）完成空载和满载情况下，传动轴长度与传动夹角变化的校核 4．绘制万向传动轴装配图及主要零部件的零件图 3 万向传动轴设计 3.1 万向节结构方案的分析与选择 3.1.1 十字轴式万向节 普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。

步进电机角度控制设计

目录 摘要 (1) 1设计任务与要求 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计要求和设计指标 (2) 2方案分析 (3) 3系统硬件部分 (4) 3.1主控模块 (4) 3.2键盘输入模块 (7) 3.3电机模块 (8) 3.4显示模块 (11) 4系统软件部分 (13) 4.1整体流程图及主程序 (13) 4.2按键流程图及程序 (14) 4.3显示模块程序 (19) 4.4电动机模块流程图及程序 (20) 4.5中断程序 (22) 5仿真运行 (24) 6心得体会 (25) 参考文献 (26) 附录一：Protues硬件仿真图 (27) 附录二：系统程序 (27)

摘要 步进电机在控制系统中具有很广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器或角位移发生器等。 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。 此次设计使用C语言作为编程语言。C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件、三维、二维图形和动画，具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发。 硬件部分使用89C51作为主控芯片，并使用ULN2003A将单片机的信号放大以控制步进电机，同时使用4位数码管显示转动角度及次数。 关键词：步进电机C语言AT89C51 ULN2003A 转动角度

步进电机控制器--说明书[1].答案

步进电机,伺服电机可编程控制器KH-01使用说明 一、系统特点 ●控制轴数：单轴； ●指令特点：任意可编程（可实现各种复杂运行：定位控制和非定位控制）； ●最高输出频率：40KHz(特别适合控制细分驱动器)； ●输出频率分辨率：1Hz； ●编程条数：99条； ●输入点：6个（光电隔离）； ●输出点：3个（光电隔离）； ●一次连续位移范围：—7999999~7999999； ●工作状态：自动运行状态，手动运行状态，程序编辑状态，参数设定状态； ●升降速曲线：2条（最优化）； ●显示功能位数：8位数码管显示、手动/自动状态显示、运行/停止状态显示、步数/计数值/程序显示、编辑程序，参数显示、输入/输出状态显示、CP脉冲和方向显示； ●自动运行功能：可编辑，通过面板按键和加在端子的电平可控制自动运行的启动和停止； ●手动运行功能：可调整位置（手动的点动速度和点动步数可设定）； ●参数设定功能：可设定起跳频率、升降速曲线、反向间隙、手动长度、手动速度、中断跳转行号和回零速度； ●程序编辑功能：可任意插入、删除可修改程序。具有跳转行号、数据判零、语句条数超长和超短的判断功能； ●回零点功能：可双向自动回到零点； ●编程指令：共14条指令； ●外操作功能：通过参数设定和编程，在(限位A)A操作和(限位B)B操作端子上加开关可执行外部中断操作； ●电源：AC220V（电源误差不大于±15%）。

一、前面板图 前面板图包括： 1、八位数码管显示 2、六路输入状态指示灯 3、三路输出状态指示灯 4、 CP脉冲信号指示灯

5、 CW方向电平指示灯 6、按键：共10个按键，且大部分按键为复合按键，他们在不同状态表示的功能不同，下面的说明中，我们只去取功能之一表示按键。 后面板图及信号说明： 后面板图为接线端子，包括： 1、方向、脉冲、+5V为步进电机驱动器控制线，此三端分别连至驱动器的相应端，其中： 脉冲————步进脉冲信号 方向————电机转向电平信号 +5V————前两路信号的公共阳端 CP、CW的状态分别对应面板上的指示灯 2、启动：启动程序自动运行，相当于面板上的启动键。 3、停止：暂停正在运行的程序，相当于面板上的停止键，再次启动后，程序继续运行。 4、 (限位A)A操作和(限位B)B操作是本控制器的一大特点：对于步进电机，我们一般进行定量定位控制，如控制电机以一定的速度运行一定的位移这种方式很容易解决，只需把速度量和位移量编程即可。但还有相当多的控制是不能事先定位的，例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行，直到碰到一行程开关后停止，当然再反向运行回到起始点。再例如要求步进电机在两个行程开关之间往复运行n次，等等。在这些操作中，我们事先并不知道步进电机的位移量的具体值，又应当如何编程呢？本控制器利用：“中断操作”，我们称之为“(限位A)A操作”和“(限位B)B操作”。以“(限位A)A操作”为例，工作流程为：当程序在运行时，如果“(限位A)A 操作”又信号输入，电机作降速停止，程序在此中断，程序记住了中断处的座标，程序跳转到“(限位A)A操作”入口地址所指定的程序处运行程序。 5、输入1和输入2通过开关量输入端。 6、输出1、输出2和输出3通过开关量输出端。 7、+24V、地—输入输出开关量外部电源，本电源为DC24V/0.2A,此电源由控制器内部隔离提供。 8、 ~220V控制器电源输入端。 输入信号和输出信号接口电路： 本控制器的“启动”、“停止”、“(限位A)A操作”、“(限位B)B操作”、“输入1”、“输入2”为输入信号，他们具有相同的输入接口电路。“输出1”、“输出2”、“输出3”称为输出信号。他们具有相同的输出接口电路。输入和输出电路都有光电隔离，以保证控制器的内部没有相互干扰，控制器内部工作电源(+5V)和外部工作电源（+24V）相互独立，并没有联系，这两组电源由控制器内部变压器的两个独立绕组提供。 开关量输入信号输出信号的状态，分别对应面板上的指示灯。对于输入量，输入低电平（开关闭合时）灯亮，反之灯灭；对于输出量，输出0时为低电平，指示灯灭，反之灯亮。 开关量输入电路：

传动轴课程设计说明书

课程设计名称：传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计 学生姓名：许三湘 学院：机电工程学院 专业及班级：08级材料成型及控制工程1班 学号：0803040109 指导教师：胡忠举 2010年12月16日

目录 一．机械制造课程设计的目的…………………………………………………二．生产纲领的计算与生产类型的确定……………………………………… 1.生产类型的确定…………………………………………………………… 2.生产纲领的计算……………………………………………………………三．传动轴的工艺性分析………………………………………………………… 1.零件的结构特点及应用……………………………………………………………… 2.零件的工艺分析…………………………………………………………… 四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………………………………… 1.毛坯的选择……………………………………………………………… 2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量…………………………………… 3.设计毛坯图…………………………………………………………… 五. 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线…………………………………… 1.定为基准的选择………………………………………………………… 2.零件表面加工方法的确定……………………………………………… 3.制定工艺路线…………………………………………………………… 4.热处理工序的安排………………………………………………………… 六. 机床设备的选用……………………………………………………………… 1．机床设备的选用………………………………………………………… 2．工艺装备的选用………………………………………………………… 七. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算…………………………… 八. 确定工序的切削用量………………………………………………………… 九. 时间定额的计算……………………………………………………………… 十. 提高劳动生产率的方法……………………………………………………… 十一. 课程设计体会…………………………………………………………………十二. 参考文献……………………………………………………………………十三. 附录…………………………………………………………………………

微机原理课程设计 步进电机的正反转及调速控制分解

课程设计报告 题目步进电机正反转及调速 控制系统的设计 课程名称微机原理及应用 院部名称机电工程学院 专业电气工程及其自动化班级10电气1班 学生姓名管志成 学号1004103027 课程设计地点C304 课程设计学时20 指导教师李国利 金陵科技学院教务处制

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，具有快速启动能力,定位精度高，能够直接接受数字量，因此被广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等，在现代控制领域起着非常重要的作用。 本设计基于Proteus 7.8设计环境，运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、74244芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、按钮、指示灯等辅助硬件电路，设计了步进电机正反转及调速系统。绘制软件流程图，进行了软件设计并编写了源程序，最后对软硬件系统进行联合调试。该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能，还可以对步进电机进行调速，不同的按钮对应不同的速度，并且在没有速度按钮按下的时候，步进电机自动切换到停止状态。 关键词：步进电机；正反转；调速控制；ULN2003A芯片；8086微机系统

一、概述 1.1 课程设计的目的 (4) 1.2课程设计的要求 (4) 二、总体设计方案及说明 2.1 系统总体设计方案 (5) 2.2系统工作框图 (5) 三、系统硬件电路设计 3.1 Intel 8086 微处理器的简介 (6) 3.2 步进电机的原理 (7) 3.3 ULN2003A的简介 (8) 3.4 74154芯片简介 (9) 3.5 74LS273芯片简介 (10) 3.6 8086最小系统的设计 (11) 3.7 步进电机及其驱动电路的设计 (12) 3.8 电机状态显示电路的设计 (12) 3.9 输入采样电路的设计 (13) 3.10系统总电路图 (14) 四、系统软件部分设计 4.1 系统流程图 (15) 4.2 系统软件源程序 (16) 4.2.1电机绕组通电顺序设定 (16) 4.2.2 延时子程序设计 (16) 4.2.3 汇编源程序及说明 (16) 五、总结 5.1 系统软硬件的联合调试 (21) 5.2 问题分析和解决方案 (23) 5.3 心得与体会 (23) 六、参考文献 (23) 附录：总电路图 (25)

L297+L298步进电机驱动控制板说明书

L297+L298步进电机驱动控制板说明书 一、板子跳线器说明:所有跳线都在左边，则由单片机控制。 1、靠近光偶的短路冒打在CLK-555方向时有板上的555提供时钟给驱动器；打在CLK-CP U时右用户CPU提供时钟给驱动器。 2、JT5打在右边：297的HALF/FULL（全速/半速）脚接GND了默认为FULL模式了；JT5打在左边：297的HALF/FULL脚空了电机模式用户自己控制。 3、JT6打在右边：297的CW/CCW脚（方向）接GND了默认为顺时针转动模式了；JT6打在左边：297的CW/CCW脚空了电机正反转模式用户自己控制。 二、按键说明: 板子使用全新的L297作为控制芯片 L298作为驱动芯片板载NE555时钟电路为L297提供CLK因此该版在不需要外部控制的情况下就可以工作板载3个控制按键EN - 使能 CW - 反向旋转 HF - 半速旋转 通过按键就可以直接控制电机的正反转、全速/半速和使能。 三、基本功能描述: 通过光藕隔离之后将CLK CW HF EN四个基本控制端引出单片机等可以非常方便的控制电路的工作这个板子改进的地方比较多也方便研究使用。板子使用1N5822快速二极管作为续流器件其速度要远远快于整流桥的 L298和电机能够提供更完善的有效的保护。模块供电+ 5V(L297和L298控制供电) +12V(根据电机最低4V最高16V)给电机供电。 电机输出接口包括: +12V 四相输出 GND(请根据您的电机连接)。 控制输入接口包括: GND CLK EN CW HF。 EN:高电平停止，低电平使能。 RET:高电平停止，低电平使能。 C/CW:高电平逆时针，低电平顺时针。 H/HD:高电平全速，低电平半速。 CLK：时钟脉冲。 需要特别说明的是:为了测试方便在板子上设置了NE555构成的一个低频时钟源（使用时跳线冒打在CLK-555处），当您使用外部的时钟信号控制电机的转速时必须跳线冒打在CLK -CPU处否则外部时钟是不会传到L297里面。

传动轴的加工工艺规程设计

优秀设计 传动轴的加工工艺规程设计

设计任务书 课程设计题目：传动轴的加工工艺规程设计 完成期限：从年月日起到年月日 课程设计的意义：课程设计作为学生专业课程学习的重要组成部分，是对课程理论学习的综合运用，通过课程设计可以使学生系统的将所学的专业知识进行回顾和总结，并在此基础上针对设计题目进行具体分析和应用。达到理论学习与教学实践相结合，更好的保证学生的学习效果。 设计的主要任务： 1、完成课程设计说明书一份（6000字左右）。 2、完成零件毛坯图一张（A2或A3）。 3、完成零件图一张（A3）。 4、完成零件加工工序图（包括所有机加工序）。 5、完成典型工序工序卡的填写（2张）。 设计要求：

目录 第1章………………………………………设计说明 第2章………………………………………零件分析 第3章………………………………………工艺分析 第4章………………………………………制定工艺路线 第5章………………………………………机械加工余量的确定第6章………………………………………确定切削用量 第7章………………………………………加工的几点说明 第8章………………………………………总结 第9章………………………………………参考文献

设计说明 本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力所限设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 1 .2.1 零件的分析 1.2.1.1 生产类型 本题目所要加工的为一阶梯轴，要求批，量为10000件，可确定其生产类型为大批量生产。 1.2.1.2 零件分析 题目所给定的零件是一主要支撑传动件和传递扭矩的阶梯轴，轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等。考虑到加工工艺，在车外圆时在两端车刀无法顺利退出所以零件在两端应加退刀槽，详见零件图。 1.2.1.3 零件的工艺分析 阶梯轴零件图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。本零件各表面的加工并不困难，但零件左边的键槽与其左端面距离只有3mm，有点小加工时估要精确的保证上述要求则比较困难。分析该零件是作传动齿轮转矩所用，故可以将其键槽长度做的稍微小一点，也保证了阶梯轴的强度。又零件图中的直线度精度要求较高，加工时比较困难，即定位基准要保证。 1.2.2 工艺规程的设计 1.2.2.1 确定毛坯的制造形式

步进电机控制电路设计

黄冈职业技术院 系别:04 机电工程系 专业: 应用电子 班级:二班 设计者:戴久志、邓修海、徐凯 指导老师: 温锦辉 设计课题: 液晶8279步进电机系统 设计时间: 二00七年六月二十号

步进电机控制电路设计 1、系统基本方案 根据设计要求，步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、电源模块、键盘模块、电机驱动模块、步进电机部分。步进电机控制电路基本模块方框图如图1.1所示。 2、系统硬件设计与实现 2．1、步进电机介绍 随着工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要求高精度定位等高新技术领域，步进电机的得到了广泛的应用。步进电机是一种将脉冲信号转化为角位移的执行机构。若在其输入端加入有规律的脉冲信号,就能驱动步进电机按设定的方向移动一定的距离或转动一个角度（称为“步距角”）。从结构上步进电机分为单相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。本次设计使用步进电机分为A、B、C、D四相绕组，每相通电一次称为一拍。四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种工作模式： ⑴、四相单四拍：A-B-C-D； ⑵、四相双四拍：AB-BC-CD-DA； ⑶、四相单八拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA； ⑷、四相双八拍：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB。 步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关，可以改变相序来改变电机的正反转。步进电机每步所旋转角度的大小，称为步距角（βB）。它是由电机本身转子的齿数（Z R）。

一个通电循环内通电节拍数（M Q）决定的。即βB=360/ Z R M Q。电机出厂的步距角是固定的。四相步进电机的步距角为0.90/1.80(表示半步工作时为0.90，整步工作时为1.80)。步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。改变控制脉冲频率，可改变电机转速。 2．2、步进电机驱动模块 步进电机的驱动电路采用常用的电动机驱动芯片L298，它能够接受标准的TTL电平控制信号，驱动电机。L298操作时能提供的电压能达到46V，直流电流4A，具有过热保护功能，逻辑“0”的输入电压达到1.5V。L298在控制器的控制下驱动一个步进电动机，控制器产生L298年需的控制信号，以控制步进电机的运动状态。为了防止定子绕组的电感作用，使得电流切换时产生过电压，步进电机每相绕组两端都须并联一个用天在换相时起续流作用的肖基特二极管。步进电机驱动电路原理图如图2.2.1所示。

步进电机控制器说明手册

步进电机,伺服电机可编程控制器K H-01使用说明 一、系统特点 ●控制轴数：单轴； ●指令特点：任意可编程（可实现各种复杂运行：定位控制和非定位控制）； ●最高输出频率：40KHz(特别适合控制细分驱动器)； ●输出频率分辨率：1Hz； ●编程条数：99条； ●输入点：6个（光电隔离）； ●输出点：3个（光电隔离）； ●一次连续位移范围：—7999999~7999999； ●工作状态：自动运行状态，手动运行状态，程序编辑状态，参数设定状态； ●升降速曲线：2条（最优化）； ●显示功能位数：8位数码管显示、手动/自动状态显示、运行/停止状态显示、步数/计数值/程序显示、编辑程序，参数显示、 输入/输出状态显示、CP脉冲和方向显示； ●自动运行功能：可编辑，通过面板按键和加在端子的电平可控制自动运行的启动和停止； ●手动运行功能：可调整位置（手动的点动速度和点动步数可设定）； ●参数设定功能：可设定起跳频率、升降速曲线、反向间隙、手动长度、手动速度、中断跳转行号和回零速度； ●程序编辑功能：可任意插入、删除可修改程序。具有跳转行号、数据判零、语句条数超长和超短的判断功能； ●回零点功能：可双向自动回到零点； ●编程指令：共14条指令； ●外操作功能：通过参数设定和编程，在(限位A)A操作和(限位B)B操作端子上加开关可执行外部中断操作； ●电源：AC220V（电源误差不大于±15%）。 一、前面板图 前面板图包括： 1、八位数码管显示 2、六路输入状态指示灯 3、三路输出状态指示灯 4、CP脉冲信号指示灯 5、CW方向电平指示灯 6、按键：共10个按键，且大部分按键为复合按键，他们在不同状态表示的功能不同，下面的说明中，我们只去取功能之 一表示按键。 后面板图及信号说明： 后面板图为接线端子，包括： 1、方向、脉冲、+5V为步进电机驱动器控制线，此三端分别连至驱动器的相应端，其中： 脉冲————步进脉冲信号 方向————电机转向电平信号 +5V————前两路信号的公共阳端 CP、CW的状态分别对应面板上的指示灯 2、启动：启动程序自动运行，相当于面板上的启动键。 3、停止：暂停正在运行的程序，相当于面板上的停止键，再次启动后，程序继续运行。 4、(限位A)A操作和(限位B)B操作是本控制器的一大特点：对于步进电机，我们一般进行定量定位控制，如控制电机以一 定的速度运行一定的位移这种方式很容易解决，只需把速度量和位移量编程即可。但还有相当多的控制是不能事先定位的，例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行，直到碰到一行程开关后停止，当然再反向运行回到起始点。再例如要求步

XMTD-5000单轴步进电机控制器使用说明书

XMTD-5000 单轴步进电机控制器 使 用 说 明 书 郑州航模星光电自动化设备有限公司

目录 第一章概述 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 主要特点 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 用户须知 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 技术参数 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。第二章产品简介 .. (4) 2.1 外观与尺寸 (4) 2.2 型号与功能简介 (4) 第三章操作与参数 (5) 3.1 控制面板说明 (5) 3.2 按键操作 (5) 3.3 参数表及功能 (6) 3.4 显示状态与指示灯状态说明 (9) 第四章接线端子与接线方法 (10) 4.1 端子接线图 (10) 4.2 连接步进电机驱动器详细图 (10) 4.3 端子功能详细说明 (11) 第五章调试与运行 (11) 5.1 快速调试方式 (11) 5.2 运行测试 (12) 第六章使用实例 (13) 6.1 连续运行模式（自动换画面广告箱示例） (13) 6.2 单段运行模式（转盘分度头控制示例） (15) 6.3 触发段运行模式（丝杠送料控制示例） (16) 6.4 正反触发运行模式（两行程开关之间往返运动） (17) 第七章常见故障排除方法 (19) 7.1 常见故障问题解答 (19) 7.2 升降速设计简介 (19) 第八章售后服务 (20) 8.1 保修概要 (20)

THB6128步进电机驱动板说明书

THB6128 24 28 39 42 57步进电机驱动器说明书 本步进电机驱动器专为微型步进电机使用，可以驱动24 28 39 42 57等 2.2A 电流以下混合式两相步进电机，具有很高的性价比。。本步进电机驱动器具有以下特点： 1. 支持整步，2、4、8、16、32、64、128、共8种细分模式。 上面的设置中，L 代表拨码开关拨到ON 的位置，H 代表拨码开关拨到OFF 的位置. (备注：在1细分设置下，速度与力度是最高的，1/128设置是转速最低最平稳的) 2. 最大输出电流为2.2A,可以适配2A 以内的各种2相小型步进电机，电流0.2-2A 无级可调，任意设置。电位器是无级的，电流刻度标记是供参考

用的。如果你的电机是0.5A的调到0.4A与0.6A刻度的中间即可。 3.输入工作电压为DC9-32V.配有电源指示灯。 4.输入电路有防电源接反设计，更安全。 5.有自动半流开/关功能，工作方式更多样。为开关M4设置。 6.有衰减模式控制功能。在匹配不同型号的步进电机时，可以控制在不同 的工作方式，使电机工作的更稳定，噪声，震动控制到最小。为靠近LED 指示灯位置的电位器设置。匹配电机时，调该电位器，使电机的震动与噪声最小即可。 7.行业标准的输入输出接口，兼容性强，可以支持共阴或共阳接法。 8.配有大型散热器，与安装固定柱，螺丝，使用更方便。 注意事项：1.驱动器匹配的电源容量最少都要有2A以上。否则工作不稳定。 2.电机线不得AB相线交叉接，否则烧驱动器。 3.配PLC使用时，要加串2K左右限流电阻，否则烧驱动器。 附录：

步进电机驱动使用注意事项 1.关于电机驱动器电源的选用：每个驱动器的工作电源必须大于驱动器的最大 驱动电流安数以上的容量。平时工作作电流一般不是很大。但电机在换向与启动时，一般电流会提升3-4倍左右或以上，视电机负载而定。在选用电源时，要选用大容量的，浪涌冲击能力好的电源。尽量选用开关电源供电。在要求稳定性高的场合，不建议使用没有稳压功能的工频变压器整流滤波后的电源供电，因为这样会给步进电机的正常工作带来很多不稳定因素。】 如果电源容量不够力，电机的具体表现主要是失步（丢步）、没力等。严重的话，电源会过流保护，无输出或发热非常大，手都不能碰。如果时间长的话电源可能会损坏，烧毁。电机的电流越大，力度越大。工作时电机的温度不要超过75度。如果温度过高，要将电流设置小一点。 尽量选用开关电源供电。在要求稳定性高的场合，不建议使用没有稳压功能的工频变压器整流滤波后的电源供电，因为这样会给步进电机的正常工作带来很多不稳定因素。 主要表现为电机输出力矩与高速特性变差。工频变压器供电的话，由于步进驱动器的自动半流功能与EN(使能)功能的使用。与正常工作的状态相比下，电流是在不断变化的。由于工频变压器的电源电路架构，决定了电源的工作电压会在：变压器输出标称电压*1.1～.414倍间变化。这样由于供电电压的变化，所以电机的输出力矩与高速特性也会不停的变化。电机的电压越高，高速特性越好。 2.关于电源连接导线的选择。这个与线材的截面积与长度有关。根据行业标准为3-4A/㎡.但出于经验与成本的考虑可以按6-7 A/㎡左右来算。所以推荐选用0.7/㎡的线材来做电源线。但在实际应用中，由于线材的材质与长度的不同，会做一个适当的调整，按理论来计算的话，不现实。这里有个经验给大家参考下：让电机工作在正常状态，用万用表红表笔接开关电源端子V+,黑表笔接步进驱动

传动轴课程设计说明书样本

湖南科技大学 课程设计名称: 传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计 学生姓名: 学院: 机电工程学院 专业及班级: 08级材料成型及控制工程1班 学号: 指导教师: 胡忠举 12月15日 至诚致志、唯实惟新 目录 一．机械制造课程设计的目

的………………………………………………… 二．生产纲领的计算与生产类型的确定……………………………………… 1.生产类型的确定…………………………………………………………… 2.生产纲领的计算…………………………………………………………… 三．传动轴的工艺性分析………………………………………………………… 1.零件的结构特点及应用……………………………………………………………… 2.零件的工艺分析…………………………………………………………… 四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………………………………… 1.毛坯的选择……………………………………………………………… 2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量…………………………………… 3.设计毛坯图…………………………………………………………… 五. 选择传动轴的加工方法, 制定工艺路

线…………………………………… 1.定为基准的选择………………………………………………………… 2.零件表面加工方法的确定……………………………………………… 3.制定工艺路线…………………………………………………………… 4.热处理工序的安排………………………………………………………… 六. 机床设备的选用……………………………………………………………… 1．机床设备的选用………………………………………………………… 2．工艺装备的选用………………………………………………………… 七. 工序加工余量的确定, 工序尺寸及公差的计算…………………………… 八. 确定工序的切削用量………………………………………………………… 九. 时间定额的计算……………………………………………………………… 十. 提高劳动生产率的方

步进电机控制系统设计

文理学院芙蓉学院课程设计报告 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化1001班学号：40 学生：志航 指导教师：建英 完成时间： 2013年 6月13 日 报告成绩： 芙蓉学院教学工作部制

摘要 本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理，分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理，提出了一种基于H桥和其他分立元件分配脉冲的驱动技术，该方案可实现步进电机的单拍、半拍、双拍三种工作方式。本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、液晶显示电路组成，单片机是控制系统的核心。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。 关键词：单片机；正弦脉宽调制；混合式步进电机；细分驱动

Abstract In this paper, the working principle and configuration of three-phase hybrid Stepper are introduced, then based on technologies such as stepper motor controller, PWM inverter and microcontroller. In the thesis, we develop a single chip computer -based digital controlling system for a three-phase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip computer and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system's whole architecture, the design of hardware and software are introduced in detail. KEY WORDS: Microcontroller，SPWM，Hybrid stepper motor，Micro-stepping driver

《步进电机控制器》.(DOC)

步进电机控制器 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特殊电机，每改变一次通电状态，步进电机的转子就转动一步。目前大多数步进电机控制器需要主控制器发送时钟信号，并且要至少一个I／O口来辅助控制和监控步进电机的运行情况。在单片机或DSP的应用系统中，经常配合CPLD或者FPGA来实现特定的功能。本文介绍通过FPGA实现的步进电机控制器。该控制器可以作为单片机或DSP的一个直接数字控制的外设，只需向控制器的控制寄存器和分频寄存器写入数据，即可实现对步进电机的控制。1 步进电机的控制原理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，因此非常适合对数字系统的控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称“VR”)、永磁式步进电机(简称“PM”)和混合式步进电机(简称“HB”)。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，通过输入脉冲信号来进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由各类控制器来产生。其基本原理作用如下： ①控制换相顺序，通电换相。这一过程称为“脉冲分配”。例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A—B—C— D。通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D相的通断，控制步进电机的转向。如果给定工作方式正序换相通电，则步进电机正转；如果按反序换相通电，则电机就反转。 ②控制步进电机的速度。如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整控制器发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。 2 控制器的总体设计 控制器的外部接口电路如图1所示。各引脚的功能如F： data[7～O] 控制器与单片机等设备的总线接口； CS 片选信号，低电平有效； Wr 写信号，低电平有效； reset 复位信号，低电平有效； adr[1～O] 内部寄存器地址信号，与单片机等设备地址线相连； clk 待分频的时钟，可由FPGA提供； abcd[3～O] 四相位输出。 控制器的内部原理框图如图2所示，由命令字寄存器(CmcL-reg)、分频系数备份寄存器(fdiv —back)、分频器、相位输出状态机组成。

传动轴课程设计说明书111

湖南科技大学 课程设计名称：传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计 学生姓名： 学院：机电工程学院 专业及班级： 08级材料成型及控制工程1班 学号： 指导教师：胡忠举 2010年12月15日 至诚致志、唯实惟新

目录 一．机械制造课程设计的目的…………………………………………………二．生产纲领的计算与生产类型的确定……………………………………… 1.生产类型的确定…………………………………………………………… 2.生产纲领的计算……………………………………………………………三．传动轴的工艺性分析………………………………………………………… 1.零件的结构特点及应用……………………………………………………………… 2.零件的工艺分析…………………………………………………………… 四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………………………………… 1.毛坯的选择……………………………………………………………… 2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量…………………………………… 3.设计毛坯图…………………………………………………………… 五. 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线…………………………………… 1.定为基准的选择………………………………………………………… 2.零件表面加工方法的确定……………………………………………… 3.制定工艺路线…………………………………………………………… 4.热处理工序的安排………………………………………………………… 六. 机床设备的选用……………………………………………………………… 1．机床设备的选用………………………………………………………… 2．工艺装备的选用………………………………………………………… 七. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算…………………………… 八. 确定工序的切削用量………………………………………………………… 九. 时间定额的计算……………………………………………………………… 十. 提高劳动生产率的方法……………………………………………………… 十一. 课程设计体会…………………………………………………………………十二. 参考文献……………………………………………………………………十三. 附录…………………………………………………………………………

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

步进电机基础知识_来自百度百科

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。 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。 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。步进电机概述 步进电机又称为脉冲电机,基于最基本的电磁铁原理,它是一种可以自由回转的电磁铁,其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。二十世纪初,在自动交换机中广泛使用了步进电机。由于西方资本主义列强争夺殖民地,步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。到了八十年代后,由于廉价的微型计算机以 多功能的姿态出现,步进电机的控制方式更加灵活多样。 步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是,它接收数字控制信号电脉冲信号并 转化成与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,这样的所谓增量位置 控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低,几乎不必进行系统调整。步进电机 的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。 我国的步进电机在二十世纪七十年代初开始起步,七十年代中期至八十年代中期为成 品发展阶段,新品种和高性能电机不断开发,目前,随着科学技术的发展,特别是永磁材料、半导体技术、计算机技术的发展,使步进电机在众多领域得到了广泛应用。 步进电机控制技术及发展概况 作为一种控制用的特种电机,步进电机无法直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源步进电机驱动器。在微电子技术,特别计算机技术发展以前,控制器脉冲信 号发生器完全由硬件实现,控制系统采用单独的元件或者集成电路组成控制回路,不仅调试 安装复杂,要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改变控制方案就一定要重新设计电路。这就使得需要针对不同的电机开发不同的驱动器,开发难度和开发成本都很高,控制难度较大,限制了步进电机的推广。