步进电动机控制设计
大学毕业设计 C51程序控制步进电机
题目：简易步进电机控制步进电机控制摘要：本设计采用ATMEL公司DIP-40封装的AT89S52单片机实现对四相步进电机的手动和按键控制。
由单片机产生的脉冲信号经过分配后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。
转速的调节和状态的改变由按键进行选择，此过程由程序直接进行控制。
通过键盘扫描把选择的信息反馈给单片机，单片机根据反馈信息做出相应的判断并改变输出脉冲的频率或转动状态信号。
电机转动的不同状态由液晶LCD1602显示出来。
而设计的扩展部分可以通过红外信号的发射由另一块单片机和红外线LED完成，用红外万能接收头接收红外信号，可以实现对电机的控制进行红外遥控。
关键字：四相步进电机单片机功率放大 LCD1602步进电机控制 (1)摘要 (1)关键字 (1)前言 (3)1系统总体方案设计及硬件设计 (4)1.1步进电机 (4)1.1.1 步进电机的种类 (4)1.1.2 步进电机的特点 (4)1.1.3 步进电机的原理 (5)1.2 控制系统电路设计 (7)1.3 液晶显示LCD1602 (7)1.4 AT89S52核心部件及系统SCH原理图 (9)1.5 LN2003A驱动 (10)2软件设计及调试 (13)2.1程序流程 (13)2.2软件设计及调试 (14)3 扩展功能说明 (15)4设计总结 (16)5 设计源程序 (16)6 附录 (21)参考文献 (22)附2：系统原理图及实物图 (23)步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。
目前，对步进电机的控制主要有由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。
分散器件组成的环形脉冲分配器体积比较大，同时由于分散器件的延时，其可靠性大大降低;软件环形分配器要占用主机的运行时间，降低了速度;专用集成芯片环形脉冲分配器集成度高、可靠性好，但其适应性受到限制，同时开发周期长、需求费用较高。
步进电机控制方案 dsp
步进电机控制方案 DSP简介步进电机是一种常用的电动机类型，适用于需要精确定位和高扭矩输出的应用场景。
与其他电机类型相比，步进电机具有较高的位置控制精度和较低的成本。
本文旨在介绍一种基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）的步进电机控制方案，以实现精确的步进电机控制。
DSP介绍DSP是一种专门用于数字信号处理的芯片或系统。
其优势在于能够高效地进行信号处理、算法运算和数据处理。
DSP芯片通常带有多个高性能的计算核心和丰富的外设接口，适用于各种实时应用。
在步进电机控制方案中，使用DSP作为控制器可以实现高精度的位置控制和快速响应。
步进电机控制原理步进电机是一种需要以离散的步进角度进行控制的电机。
其控制原理基于电机内部的定子和转子之间的磁场交互作用。
步进电机的转子通过电流驱动产生磁场，定子通过相序切换实现转子的转动。
控制步进电机的关键是准确控制相序的切换和电流的驱动。
基于DSP的步进电机控制方案可以通过以下步骤实现：1.位置规划：根据实际需求，确定步进电机需要旋转到的位置。
这可以通过输入命令、传感器反馈或计算算法等方式得到。
2.相序切换：根据位置规划，确定相序的切换顺序。
相序切换是通过控制电机驱动器中的逻辑电平来实现的。
DSP通过输出控制信号控制驱动器的相序切换，从而实现电机的转动。
3.电流驱动：根据步进电机的特性和要求，确定合适的电流驱动参数。
通过DSP输出的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号和驱动电路，实现对电机相线施加准确的电流驱动。
4.反馈控制：根据应用需求，添加合适的反馈控制机制来实现闭环控制。
常见的反馈控制方式包括位置反馈、速度反馈和力矩反馈等。
DSP步进电机控制方案的优势相比传统的微控制器或PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制方案，基于DSP的步进电机控制方案具有以下优势：•高性能：DSP芯片具有强大的计算能力和实时性能，可以实现复杂的控制算法和快速响应。
步进电动机的正反转控制电路设计
新疆农业大学机械交通学院《单片机技术与应用》课程设计说明书题目：步进电动机的正反转控制电路设计专业班级：电气工程及其自动化104班学号：学生姓名：指导教师：时间：2013年6月目录一、设计目的 (1)二、设计内容 (1)三、设计步骤 (1)1．硬件电路设计 (1)1.1．硬件电路组成框图 (1)1.2．各单元电路及工作原理 (2)1.3.绘制原理图 (5)1.4.元件计算 (5)1.5.元件清单列表 (6)2.程序设计 (6)2.1绘制程序流程图 (6)2.2汇编程序 (8)四、调试与仿真 (9)五、硬件调试结果 (11)六、心得体会 (13)谢辞.............................................. 错误!未定义书签。
参考文献： (14)步进电动机的正反转控制电路设计一、设计目的通过课程设计，培养学生运用已学知识解决实际问题的能力、查阅资料的能力、自学能力和独立分析问题、解决问题的能力和能通过独立思考。
二、设计内容采用80C51单片机对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，控制步进电机实现正转，反转。
用按钮开关控制步进电机的转向，设两个开关其中一个按钮被按下时步进电机正转另一个按钮被按下时，则步进电机反转。
用数码管显示步进电机的转动方向，当电机正转时数码管显示CC，反转时显示AA。
三、设计步骤1．硬件电路设计1.1．硬件电路组成框图因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信号是电机控制的关键。
用软件控制单片机产生脉冲信号，通过单片机的P1口输出脉冲信号，因为所选电机是两相的，所以只需要P1口的低四位 P1.0~P1.3分别接到电机的四根电线上。
可以通过调整输出脉冲的频率来调整电机的转速，通过改变输入脉冲的顺序来改变转动方向，P0口接LED数码管，可以显示当前的电机转速和转向，设置复位键可使正在转动的电机停止转动，大概可分为如下图所示的几部分。
步进电机运动控制系统设计
步进电机运动控制系统设计设计时考虑到CPU在执行指令时可能受到干扰的冲击,导致程序”跑飞”或者进入”死循环”,因此,设计了看门狗电路,使用的是MAXIM公司生产的微处理系统监控集成芯片MAXI813。
本文还详细地给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编程序。
步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的系统中。
在生产过程中要求自动化、省、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
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。
随着微和技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民领域都有应用。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。
一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。
步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。
在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
因此非常适合于单片机控制。
步进电机还具有快速启动、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。
步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
步进电机角度控制设计教程
步进电机角度控制设计教程步进电机是一种常用的电动机，它的运动可以被精确地控制。
步进电机的角度控制设计是指如何精确地控制电机的旋转角度。
本教程将介绍步进电机角度控制的基本原理和设计方法。
一、步进电机的基本原理步进电机由定子和转子组成，定子由电磁线圈组成，转子上有几个磁性极对。
当电流通过定子线圈时，会产生磁场，与磁性极对相互作用，从而引起转子的运动。
步进电机的运动分为两种模式：全步进和半步进。
全步进模式下，电机每次运动一个步距角度，而半步进模式下，电机每次运动一半步距角度。
根据需要，可以选择使用全步进模式或半步进模式。
二、步进电机角度控制设计方法1.确定步距角度首先，要确定所需的步距角度。
步进电机一般有1.8度、0.9度或0.45度等常见步距角度。
根据应用需要，选择合适的步距角度。
2.驱动电路设计步进电机需要一个驱动电路来控制电流的大小和方向，以实现精确的角度控制。
常用的驱动电路有单相和双相驱动电路。
单相驱动电路适合全步进模式，双相驱动电路适合半步进模式。
驱动电路一般由功率电路和控制电路组成。
功率电路负责控制电流的大小和方向，控制电路负责接收控制信号并产生相应的驱动信号。
3.控制信号设计控制信号是控制步进电机运动的关键。
通常使用微控制器或其他控制器来产生控制信号。
控制信号的频率和波形决定了电机的运动方式。
在全步进模式下，控制信号的频率应为电机的旋转频率，控制信号的波形为方波。
在半步进模式下，控制信号的频率是全步进模式的一半，控制信号的波形为方波和脉冲。
4.位置检测和反馈控制为了实现精确的角度控制，通常需要在步进电机上添加位置检测和反馈控制。
位置检测可以使用光电编码器、磁编码器等位置传感器实现，反馈控制可以根据位置检测结果对控制信号进行调整。
三、步进电机角度控制实例下面以一个步进电机角度控制实例来说明设计方法的具体步骤。
假设需要控制一个1.8度步距角度的步进电机，使用双相驱动电路和微控制器产生控制信号。
步进电机控制系统设计
摘要步进电机是一种将输入的电脉冲信号变换为阶跃性角位移或直线位移的电机,既给一个脉冲信号,电机就转动一个角度或前进一步,故而又称为脉冲电机。
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。
步近电机必须与驱动器、控制器配套使用才能完成工作要求。
本设计既有硬件电路设计，也包括软件电路设计。
其中硬件电路设计主要有键盘电路，串行显示电路，驱动电路等。
软件设计主要有主程序，键盘扫描子程序，串行显示子程序和延时子程序等。
硬件设计采用57BYG350A型号的步进电机，与其配套的驱动器型号为MS-3H057M系列驱动器。
采用AT89S51单片机对步进电机进行控制，通过4×4矩阵键盘对步进电机的状态进行控制，采用LED数码管来显示步进电机的运行步数和运行速度。
关键字：步进电机，AT89C51，硬件接口电路，软件模块AbstractTread into the electrical engineering(The Stepping Motors) is a kind of electricity pulse signal transformation that will input to jumpssex Cape move or the straight line to move for the rank of electrical engineering, since give a pulse signal, the electrical engineering turns to move an angle or fronts further, hence be called the pulse electrical engineering again.Its output's Cape move with the importation of pulse the number becomes the direct proportion, turning to become the direct proportion with the pulse frequency soon.Tread the near electrical engineering must then can complete the work request with actuator, the controller kit usage.The design of both hardware circuit design, including software design. One major hardware circuit design circuit has a keyboard, serial show circuit, the driver circuit. Software Design main main program, keyboard scanning routines, serial display routines and routines, and so delayed. 57 BYG350A hardware design using models of stepping motor, instead of supporting the drive models for MS-3H057M series drives. AT89S51 microcontroller used to stepping motor control, through the 4 × 4 matrix key board on the status of stepping motor control, the use of LED digital display of the stepping motor running steps and speed.Keyword: stepping motor，AT89S51, Hardware circuit, Software module1 绪论1.1 课题背景步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的机电执行元件，每外加一个控制脉冲,电机就运行一步故称为步进电机或脉冲马达。
第3章步进电动机的控制
升速 恒速 减速 低速
起点
终点
（时间） t
图3-24
点、位控制中的加减速控制
15
变速控制的方法有：
改变控制方式的变速控制：最简单的变速控制可利用改变步进电 机的控制方式实现。例如：对于三相步进电机系统，启动或停止时 用三相六拍，大约0.1s以后，改用三相三拍，快到达终点时再采用 三相六拍，以达到减速控制的目的。 均匀地改变脉冲时间间隔的变速控制：步进电机的加速（或减速） 控制，可以用均匀地改变脉冲时间间隔来实现。 采用定时器的变速控制：单片机控制系统中，用单片机内部的定 时器来提供延时时间。方法是将定时器初始化后，每隔一定的时间， 由定时器向CPU申请一次中断，CPU响应中断后，便发出一次控制脉 冲。此时只要均匀地改变定时器时间常数，即可达到均匀加速（或 减速）的目的。这种方法可以提高控制系统的效率。
脉冲 方向控制
步进控制器
功率放大器
步进电机
负载
图3-19 步进电机控制系统的组成
2
随着电子技术的发展，除功率驱动电路之外，其它硬件电路均可由软 件实现。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器，不仅简化了 线路，降低了成本而且可靠性也大为提高，同时，根据系统的需要可 灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。典型的微型机控制 步进电机系统原理图如图3-20所示。 使用微型机对步进电机进行控制有串行和并行两种方式。 步 进 电 机
6
二、步进电动机的闭环控制
在开环步进电动机系统中，电动机的输出转矩在很大程度上取决于驱 动电源和控制方式。对于不同的步进电动机或同一种步进电动机而不 同负载，励磁电流和失调角发生改变，输出转矩都会随之发生改变， 很难找到通用的控速规律，因此，也很难提高步进电机的技术指标。 闭环系统是直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适 当处理自动给出驱动脉冲串。因此采用闭环控制可以获得更精确的位 置控制和更高、更平稳的转速，从而提高步进电动机的性能指标。 步进电动机的输出转矩是励磁电流和失调角的函数。为了获得较高的 输出转矩，必须考虑到电流的变化和失调角的大小，这对于开环控制 来说是很难实现的。
步进电机的PLC控制系统设计
Design of PLC Control System for Stepper MotorWu Ziming，Zhao Weixue（Heilongjiang University of Business and Technology, Harbin, Heilongjiang 150025, CHN）【Abstract】Firstly, designs the overall scheme of the stepper motor speed regulation electrical control system, and analyzes and selects the functions of the existing stepper drive functional mod⁃ules based on the corresponding modules. It mainly includes PLC control module, sensor module, motor drive module, power supply, and other parts. Secondly, a programming tool for the stepper motor speed control electrical control system was provided to control the sensors and the specific program for controlling the motor, and automatic cyclic positioning was achieved. In the field ex⁃periment, the specific methods of multiple working modes of the system are debugged, the physical objects of step positioning are analyzed, and the man-machine interface is added to realize the vi⁃sualization of the step motor speed control system.Key words:stepper motor；PLC；sensors；man-machine interface1引言在工业4.0的时代，步进驱动自动化的应用越来越广泛，其中，又以基于PLC的自动化控制系统最先进。
stm32控制步进电机原理
stm32控制步进电机原理
STM32控制步进电机的原理是通过数字信号控制步进电机的
运动。
步进电机是一种电动机，可将电能转换成机械能，其特点是可以精确地控制旋转角度和位置。
在STM32开发板上，通常会使用GPIO（通用输入输出）引
脚来控制步进电机。
首先，需要设置GPIO引脚为输出模式。
然后，通过更改GPIO输出的高低电平来控制步进电机的转动。
具体来说，步进电机通常有两相或四相，每相对应一个线圈。
通过控制线圈的电流，可以使步进电机旋转到特定的角度。
在控制步进电机时，需要按照一定的顺序依次激活不同线圈，以实现步进电机的转动。
在STM32的程序中，可以使用定时器来生成脉冲信号，控制
步进电机的转动。
通过编写程序，使用定时器以特定的频率产生脉冲信号，并按照预定的顺序依次改变GPIO输出的状态，
从而控制步进电机转动的步数和方向。
在具体的应用中，可以根据步进电机的型号和工作要求，调整定时器的配置参数，如频率和占空比，以实现步进电机的精确控制。
需要注意的是，在控制步进电机时，还需要考虑到电机的驱动电流和供电电压，以及保护电路的设计，以确保步进电机的正常运行和保护电子设备安全。
总结起来，STM32控制步进电机的原理是通过数字信号控制步进电机的运动，使用GPIO引脚和定时器生成脉冲信号，依次改变线圈的电流激活顺序，从而控制步进电机的转动。
步进电动机的控制
αmin—负载轴要求的最小位移增量（即每个脉冲对应的最小角位 移增量）
➢步距脚θb也可用分辨率bs来表示：bs=360°/ θb（步/转）
➢ 当步进电机拖动的机械作直线运动时，用丝杠作运动转换器，步进电 t/ t
δ—直线增量运动当量（mm/每步）
360 tb z
因为每通电一次（即运行一拍），转子就走一步，各相绕
组轮流通电一次，转子就转过一个齿距。故步距角：
b
齿距 拍数
齿距 Km
360 Kmz
K--定子绕组通电方式系数。相邻两次通电的相数一样，取K=l，如三 相单三拍、三相双三拍工作方式；反之，取K=2，如三相单双六拍工作方 式。（拍数/相数）
步距精度Δθb应满足: b i(L )
ΔθL—丝杠传动精度
2）最大静转矩
步进电动机的静特性，是指步进电动机在稳定状态（即步进电动机不改 变通电情况的运行状态）时的特性，包括静转矩、矩角特性及静态稳定区。
静转矩：指步进电动机处于稳定状态下的电磁转矩。它是绕组电流和失 调角的函数。
在稳定状态下，如果在转子轴上加一负载转矩使转子转过一个角度θ， 并能稳定下来，这时转子受到的电磁转矩与负载转矩相等，该电磁转矩即 为静转矩，而角度θ即为失调角（或：电机定子齿与转子齿中心线之间的 夹角叫做失调角）。
（一）反应式步进电机的结构
1.单段（径向式）三相反应式步进电机的结构原理图
主要由定子和转子两部分组成。
• 定子铁芯由硅钢片叠压而成，定子上有六 个均匀分布的极，每两个为一对。定子绕 组是绕置在定子上的六个均匀分布铁芯齿 上的线圈，它把沿直径方向上相对的两个 齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕 组。图中所示的步进电机为A、B、C三相 控制绕组，故称为三相步进电机。当任一 相绕组通电时，便形成一对定子磁极，即 形成N、S极。 在定子的每个磁极上，即定子铁芯的每 个齿上又开了五个小齿，齿槽等宽，齿间 夹角为9°，在空间位置上依次错开1/3齿 距其展开图如图所示。
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现基于STM32的步进电机控制系统设计与实现1. 概述步进电机是一种非常常见的电动机，在许多自动化系统和工控设备中得到广泛应用。
它们具有精准的定位能力和高效的控制性能。
本文将介绍如何使用STM32微控制器来设计和实现步进电机控制系统。
2. 硬件设计首先需要确定步进电机的规格和要求，包括步距角、相数、电流和电压等。
根据步进电机的规格，选择合适的驱动器芯片，常见的有L298N、DRV8825等。
接下来，将选定的驱动器芯片与STM32微控制器相连。
通常，步进电机的控制信号需要使用到微控制器的GPIO引脚，同时由于步进电机的工作电流比较大，需要使用到微控制器的PWM输出信号来调节驱动器芯片的电流限制。
除此之外，还需要一个电源电路来提供驱动器和步进电机所需的电源。
可以选择使用一个电源模块，也可以自行设计电源电路。
3. 软件设计软件设计是步进电机控制系统的核心部分，主要包括步进电机驱动代码的编写和控制算法的实现。
首先，需要在STM32的开发环境中编写步进电机驱动代码。
根据所选的驱动器芯片和步进电机规格，编写相应的GPIO控制代码和PWM输出代码。
同时，可以添加一些保护性的代码，例如过流保护和过热保护等。
接下来，需要设计和实现步进电机的控制算法。
步进电机的控制算法通常是基于位置控制或速度控制的。
对于位置控制，可以使用开环控制或闭环控制，闭环控制通常需要使用到步进电机的编码器。
对于开环控制，可以通过控制步进电机的脉冲数来控制位置。
通过控制脉冲的频率和方向，可以实现步进电机的转动和停止。
这种方法简单直接，但是定位精度有限。
对于闭环控制，可以使用PID控制算法或者更高级的控制算法来实现位置控制。
通过读取步进电机的编码器反馈信号，可以实时调整控制输出。
这种方法可以提高定位精度和抗干扰能力，但是算法实现相对复杂。
4. 系统实现在完成硬件设计和软件设计后，可以进行系统的调试和实现。
步进电机控制系统设计
INC AL
JZ MAIN1
CALL XIAN
MOV AL,[DI]
OUT DX,AL
CALL DLY
INC DI
DEC BL
JNZ SHSIF2
DEC CL
JNZ SHSIF0
JMP WAIT00
MAIN11:JMP MAIN1
;四相八拍正转
SIBAZH:
MOV AL,02H
MOV DX,MY8255_C
OUT DX,AL
CALL DLY
INC DI
DEC BL
JNZ SIBAF2
SIBAF0:MOV AH,0BH
INT 21H
INC AL
JZ MAIN11
LEA BX,TABLE1
MOV AL,CL
XLAT
MOV DX,MY8255_A
OUT DX,AL
SIBAF1:
MOV BL,08H
MOV DX,MY8255_B
LEA DI,TABBF
SIBAF2:CALL XIAN
MOV AL,[DI]
OUT DX,AL
CALL DLY
INC DI
DEC BL
JNZ FANSI2
DEC CL
JNZ FANSI0
JMP WAIT00
;中间跳转
SIBA0: JMP SIBAZH
SIBA1: JMP SIBAF
MAIN1: JMP MAIN
QUIT1: JMP QUIT
;双四拍正转
SHSIZH:
MOV AL,02H
3.2流程图- 6 -
4结束语- 6 -
1
步进电动机是一种将电脉冲信号转换相应的角位移的特种电动机。是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。步进电动机具有快速起动能力，而且精度高，在数字控制系统中可以直接接受来自计算机的数字信号，不需要进行数/模转换，所以步进电动机在定位场合得到了广泛应用。
步进电机控制系统设计
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。
本设计运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、8255A芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、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。
关键词：步进电机；正反转；调速控制；ULN2003A芯片；8086微机系统1、课程设计任务书1.1任务和目的 (4)1.2设计题目 (4)1.3内容和要求 (4)1.4列出使用元器件和设备清单 (4)2、绪论 (4)3、步进电机的总体方案 (6)4、步进电机的硬件设计 (7)4.1总体设计思路 (7)4.2电路原理图 (10)4.3线路连接图 (11)5、步进电机软件设计 (12)5. 1流程图 (12)5.2控制程序 (14)&调试说明 (19)6.1调试过程 (19)6.2调试缺陷 (19)7、总结收获 (19)8、参考文献 (20)附录：元器件及设计清单1. 课程设计任务书1.1任务和目的掌握微机硬件和软件综合设计的方法。
1.2设计题目步进电机控制系统设计1.3内容和要求1. 基本要求：控制步进电机转动，要求转速1步/1秒；设计实现接口驱动电路。
2. 提高要求：改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3挡）；1.4列出使用元器件和设备清单8086cpu可编程并行接口8255指示灯键盘74LS138译码器驱动模块步进电机2. 绪论步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Step motor或Steeping motor、Stepper servo Steppe,等等。
MSP430单片机_步进电机与直流电机控制设计
MSP430单片机_步进电机与直流电机控制设计步进电机和直流电机是常用于控制系统中的电机类型，它们在工业自动化、机器人、医疗设备等领域有着广泛的应用。
本文将重点介绍MSP430单片机控制步进电机和直流电机的设计。
步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线性位移的电机，它具有定步进角、驱动简单、精度高等特点。
下面是步进电机控制设计的主要步骤：1.确定电机的参数：步进电机的参数包括相数、相电阻、相感应、步距角等，这些参数决定了控制步进电机的电流大小和步进角度。
2.选择正确的驱动电路：常见的步进电机驱动电路有双极性驱动和四相八线驱动。
双极性驱动适用于电流较大的步进电机，而四相八线驱动适用于电流较小的步进电机。
3.设计控制电路：步进电机的控制电路通常是由一个逻辑电平产生器和一个驱动电路组成。
逻辑电平产生器用于产生脉冲信号，而驱动电路则根据脉冲信号控制步进电机的运行方向和速度。
4.编写控制程序：使用MSP430单片机编写控制程序，通过控制IO口输出脉冲信号，将步进电机驱动起来。
控制程序需要根据步进电机的参数来确定脉冲频率和方向，以实现步进电机的转动。
5.调试和优化：通过调试和优化控制程序，调整脉冲频率和方向，使步进电机能够按照预定的角度或线性位移进行运动。
直流电机是一种常见的电动机，在各种控制系统中被广泛应用。
下面是直流电机控制设计的主要步骤：1.确定电机的参数：直流电机的参数包括额定电压、电流和功率等，这些参数决定了控制直流电机的电流大小和速度。
2.选择正确的驱动电路：常见的直流电机驱动电路有H桥驱动和单向驱动。
H桥驱动适用于正反转控制，而单向驱动只能实现单一方向的运动。
3.设计控制电路：直流电机的控制电路通常由一个PWM信号发生器和一个驱动电路组成。
PWM信号发生器产生调制信号，控制电机的转速和转向，驱动电路则根据PWM信号给电机供电。
4.编写控制程序：使用MSP430单片机编写控制程序，通过控制IO口产生PWM信号，将直流电机驱动起来。
步进电机的精确控制方法研究
步进电机的精确控制方法研究步进电机是一种将脉冲输入转化为旋转运动的电动机。
它具有精确位置控制的优势，广泛应用于数控机床、印刷设备、纺织设备等领域。
本文将研究步进电机的精确控制方法。
首先，步进电机的精确控制方法可以从两个方面入手：开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过给定脉冲数控制步进电机的旋转角度，但无法实时检测和修正位置偏差。
闭环控制则通过添加位置传感器和反馈控制系统，实现对步进电机的精确位置控制。
在开环控制方法中，可以使用以下几种策略来提高步进电机的精确度：1.采用高分辨率的脉冲信号：通过提高脉冲信号的分辨率，可以使步进电机的旋转角度更加精确。
2.采用微步驱动技术：微步驱动技术可以将一个脉冲细分为多个微步，从而实现对步进电机更加精细的控制。
常见的微步驱动技术有1/2步、1/4步和1/8步等。
3.降低负载惯性：负载惯性对步进电机的转动精度有很大影响。
通过减小负载惯性，可以提高步进电机的转动精度。
而闭环控制方法则通过反馈控制系统对步进电机的位置进行实时监测和修正，从而实现更加精确的位置控制。
闭环控制方法可以采用以下几种方式：1.采用位置传感器：可以使用编码器或霍尔传感器等位置传感器来实时监测步进电机的转动角度，从而获得实际位置与期望位置之间的误差。
2.使用PID控制算法：PID控制算法是一种常用的闭环控制算法，通过调节比例、积分和微分三个参数，可以快速、稳定地修正步进电机的位置偏差。
3.采用模型预测控制（MPC）：模型预测控制是一种优化控制算法，通过建立步进电机的数学模型，预测未来的位置偏差，并采取相应的控制策略来修正偏差。
总之，步进电机的精确控制方法可以通过开环控制和闭环控制两种方式实现。
开环控制方法适用于对精度要求不高的应用场景，而闭环控制方法则适用于对位置精度要求较高的场景。
根据具体应用需求，可以选择合适的控制方法来实现步进电机的精确控制。
PLC实现步进电机的正反转及调整控制
PLC实现步进电机的正反转及调整控制PLC(可编程逻辑控制器)可以广泛应用于工业自动化控制系统中，包括步进电机的正反转及调整控制。
本文将详细介绍如何使用PLC实现步进电机的正反转及调整控制。
一、步进电机的原理步进电机是一种用电脉冲驱动的电动机，它是按固定顺序将电流导通到电动机的相绕组中，从而使电动机按步进的方式转动。
步进电机有两种基本的工作模式：全步进和半步进。
在全步进模式下，电机每接收到一个脉冲就向前转动一个固定的步距角度。
在半步进模式下，电机接收到一个脉冲时向前转动半个步距角度。
二、PLC实现步进电机的正反转1.硬件连接将PLC的输出端口与步进电机的驱动器相连，将驱动器的控制信号输出口与步进电机相连。
确保电源连接正确，驱动器的供电电压要符合步进电机的额定电压。
2.编写PLC程序使用PLC编程软件编写PLC程序来控制步进电机的正反转。
以下是一个简单的PLC程序示例：```BEGINMOTOR_CONTROL_TRIG:=FALSE;//步进电机控制信号MOTOR_DIRECTION:=FORWARD;//步进电机转动方向，FORWARD表示正转，REVERSE表示反转//步进电机正转控制MOTOR_FORWARD:IF(START_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=TRUE;MOTOR_DIRECTION:=FORWARD;END_IF;//步进电机反转控制MOTOR_REVERSE:IF(STOP_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=TRUE;MOTOR_DIRECTION:=REVERSE;END_IF;//步进电机停止控制MOTOR_STOP:IF(STOP_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=FALSE;END_IF;END```Begitalogic Flowcode是PLC编程软件之一，提供了简单易懂的图形界面来编写PLC程序。
步进电机的转速控制方法
步进电机的转速控制方法
步进电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于数码打印机、机床、自动化设备等领域。
对于步进电机的转速控制，有以下几种常见的方法：
1. 定时脉冲控制方法：这是最基本的控制方法。
通过控制脉冲信号的频率和占空比来控制步进电机的转速。
提高脉冲频率可加快转速，而改变占空比则可调节转速。
2. 微步驱动控制方法：与定时脉冲控制方法相比，微步驱动控制方法能够实现更细腻的转速控制。
通过在控制信号中加入多个微步信号，可以使步进电机每转动一个脉冲角度时细分为更小的角度，从而实现更加精确的转速控制。
3. 闭环控制方法：闭环控制方法通过在步进电机系统中添加编码器或位置传感器等反馈装置，实时监测步进电机的位置，并与期望位置进行比较，通过调整驱动信号来控制步进电机的转速。
闭环控制方法可以更加精确地控制转速，并在负载变化时实现自适应调整。
4. 软件控制方法：通过控制步进电机驱动器上的软件或编程方式，实现转速的控制。
例如，使用PLC（可编程逻辑控制器）或单片机编程，通过改变输出信号来控制步进电机的转速。
需要注意的是，步进电机的最大转速与驱动器的工作电压、负载情况、驱动电流等因素有关，因此在实际应用中需要综合考虑这些因素，并选择合适的转速控制方法来满足实际需求。
步进电机控制系统设计
步进电机控制系统设计目录1绪论 (3)1.1 步进电机概述 (3)1.2 步进电机的特征 (3)1.3 步进电机驱动系统概述 (4)1.4 课题研究的主要内容 (4)2步进电机驱动系统的方案论证 (5)2.1 步进电机驱动系统简介 (5)2.2 步进电机驱动器的特点 (5)2.3 混合式步进电机的驱动电路分类和性能比较 (6)2.3.1 双极性驱动器与单极性驱动器 (6)2.3.2 单电压驱动方式 (8)2.3.3 高低压驱动方式 (9)2.3.4 斩波恒流驱动 (10)2.4 方案的确定 (10)3混合式步进电动机驱动控制系统硬件设计 (11)3.1单片机最小系统 (11)3.2 红外遥控电路 (12)3.2.1 红外发射电路 (12)3.2.2 红外接收电路 (13)3.3 LCD显示电路 (14)3.4 双机通讯 (15)3.5 步进电机驱动部分 (16)3.5.1 单极性步进电机驱动 (16)3.5.2 双极性步进电机驱动 (18)3.6 电源电路 (18)4 软件设计 (19)4.1 主机LCD显示菜单程序 (19)4.2 双机通讯程序 (20)4.3 下位机步进电机驱动程序 (22)5 驱动器试验结果 (24)5.1 概述 (24)5.2 试验内容和结论 (24)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1.1 步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转换为角位移或线性运动的执行器。
它由步进电机及其动力驱动装置组成，形成开环定位运动系统。
当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机以设定方向以固定角度（步进角度）旋转。
脉冲输入越多，电机旋转的角度越大;输入脉冲的频率越高，电机的速度越快。
因此，可以通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的;同时，通过控制脉冲频率可以控制电机转速，从而达到调速的目的。
根据自身结构，步进电机可分为三类：反应型（VR），永磁型（PM）和混合型（HB）。
混合式步进电机具有无功和永磁两种优点，应用越来越广泛。
步进电动机正反转控制系统设计..
课程设计报告题 目 步进电动机正反转控制系统设计课 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 级学 生 姓 名学 号课程设计地点 工科楼 C304课程设计学时 20指 导 教 师金陵科技学院教务处制摘要步进电机是工业生产过程控制及仪表中的主要控制元件之一。
在数字控制系统中，由于它可以直接接受计算机输出的数字信号，而不需要进行数/模/转换，用起来非常方便。
此次微机原理的课程设计，是对计算机系统和微处理器以及汇编语言、外围芯片的研究学习。
本设计就是基于8086CPU的微机控制，利用汇编语言、74273、74LS244芯片、ULN2003A驱动等综合应用实例，连接上硬件驱动电机电路，通过对按键输入信号的检测实施对步进电动机正反转的控制。
关键词：8086CPU；正反转；步进电机目录摘要……………………………………………………………………………………一、概述………………………………………………………………………………1.1 课程设计的目的………………………………………………………………1.2 课程设计的要求………………………………………………………………二、总体设计方案及说明……………………………………………………………2.1 系统总体设计方案……………………………………………………………2.2 系统工作框图…………………………………………………………………三、系统硬件电路设计………………………………………………………………3.1 8086微处理器的简介………………………………………………………3.2 74273和74LS244芯片的简介………………………………………………3.3 ULN2003A的简介…………………………………………………………3.4 步进电机的工作原理…………………………………………………………3.5 微型处理器最小控制模块…………………………………………………3.6按键输入模块………………………………………………………………3.7驱动电动机模块…………………………………………………………3.8系统电路原理图…………………………………………………………四、系统软件部分设计………………………………………………………………4.1 系统流程图……………………………………………………………………4.2 系统软件源程序………………………………………………………………五、课程设计体会…………………………………………………………………5.1 系统调试………………………………………………………………………5.2 问题分析与解决方案…………………………………………………………5.3 心得体会………………………………………………………………………六、参考文献…………………………………………………………………………附录：原理图……………………………………………………………………………一、概述1.1 课程设计的目的通过本课程设计，使学生掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法。
步进电机的控制
步进电机的控制步进电机的控制一．实验目的：了解步进电机控制的基本原理。
掌握控制步进电机转动的编程方法二．步进电机工作原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。
步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。
正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转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受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。
1.步进电动机的种类目前常用的有三种步进电动机：(1)反应式步进电动机(VR)：反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。
(2)永磁式步进电动机(PM)：永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步距角大。
(3)混合式步进电动机(HB)：混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。
它有时也称作永磁感应子式步进电动机。
2.步进电机主要性能指标：A，启动转矩：从一个齿位转到下一个齿位的转矩B，保持转矩：指步进电机在静止状态保持该平衡位置的能力。
C，加速转矩：指电机转动的动力。
3．步进电机结构及工作原理如下图：绕组（A,B,C,D）被安装在定子（机壳）上，定子的电极加上电压后，转子将被定子上相反的磁极相吸引而转动。
转子由大量的永磁体组成。
当定子上的绕组通上电流后，这些永磁体将趋向于和绕组对准成一条直线。
转子上突出的磁极称为齿。
步进电机有两种类型：双极性（两相步进电机）和单极性（四相步进电机）。
我们实验所用的是5线单极性步进电机，它有四对绕组分布在机壳上，其线圈两端电压方向不变。
下图是我们所使用的5线单极性步进电机的内部绕组图其中，com端（公共线）接5V电压，A,B,C,D分别连到电机的四相。
由上图可知，四相步进电机有三种步进方式：单拍，双拍，半拍。
①单拍：每次仅给一个绕组通电，结果导致转子旋转，并运动到转子永磁体与具有相反极性的绕组对齐的位置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
—
－ 驱动 电路 ． ．
图１ 典型步进电机控 制系统 ３步进电机 的控 制方 法 ． 对步进电机的控制通常有两种方式 ： 一种是采用专 用的控制器 ， 这
产生器提供位置（ 脉波数 ：速度的脉波信号指令 ， 、 以及驱动器驱动电流 流过 电机 内部线 圈 、 依顺 序切换 激磁相序 的方式才 能够让 电机运转 。 所 以欲使步进 电机动作 的必要 系统组成有 ：１脉 冲产生器 ： （） 给予 角度 （ 位置移动量 ） 动作速度及 运转方向之脉 冲信号的电机驱动 指令 。 ２ 、 （） 步进驱动器 ： 控制器所投入的脉冲信号指令 ， 电流来驱动步进电 依 提供 机 动作 。３步进 电机 ： （） 提供转矩 动力输 出来带 动负载。所 以步进 电机 系统构成简单 ， 不需要速度感应器 （ Ｎ Ｏ Ｅ 转速 发电机 ） 位置传感 Ｅ Ｃ Ｄ Ｒ、 、 器 （Ｅ Ｓ Ｒ ， Ｓ Ｎ Ｏ ）即能依照脉冲产生器所输入的脉冲来做到速度及位 置的 控制 。这样 ， 以步进电动机驱动器为中心来接线 ， 中将 步进电动机 应 其 驱 动器的脉冲端 、 换向端接到 Ｐ Ｃ 应的输 出部分 ， Ｌ对 而步进 电动机驱动 器 的另外一组接 口接在步进 电动 机 ， 根据步进 电动 机驱动器 的信 号要 求 ， Ｐ Ｃ的输入 、 出的分 配， 通过 Ｌ 输 以及对输 出步进 电机 的所需信 号 ， 步 进 电机与 Ｐ Ｃ Ｌ 接线图如图 ３ 所示 。
１ 引言 ．
随着科学技术的 日新月异 ， 可编程控制器有了突飞猛进 的发展 ， 其 功能远远超 出了逻辑控制 、 序控制 的范 围 ， 顺 它与计算机有 效结合 ， 可 进行模 拟量控 制 ， 具有远程通讯功能等 ， 有人 一 。 目前 Ｐ Ｃ已经应 用 于机 即 Ｌ， Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ） Ｌ 械、 矿业 、 等多个领域 ， 轻工 为工业 自动化提供 了有力的工具。 步进 电动 机是一 种将电脉冲信 号转换 成角位移或线位移的精密执 行元件 ， 由于步进 电机具 有控制方便 、 体积小等特点 ， 所以在数控系统 、 自动生产线 、 自动化仪表 、 图机和计算机外 围设备 中得到广 泛应 用。 绘 微 电子学的迅 速发展和微型计算 机的普及与应 用 ， 为步进 电动 机的应 用 开辟 了广 阔前景 ， 使得 以往用 硬件电路构成 的庞大复杂 的控 制器得 以用软件 实现 ， 既降低了硬件成 本又提高了控制的灵活性 、 可靠性及多
科技信息
高校 理科研 究
进 电 动相 控 制 设计
吉林 大 学珠 海学 院机 电工程 系 徐 杭
［ 摘 要］ 本文介 绍了基 于可编程控 制器的步进电机控制 系统设计 ， 阐述 了硬件的 配置 ， 编程 的流程 并举例说 明 ， 方法简单易行 ， 编程 容 易， 可靠性高。 ［ 关键词］ Ｌ 步进 电机 ＰＣ
时按 Ａ Ａ — ＤＣ Ｃ Ｃ — — Ａ Ａ一 ・ — Ｄ Ｄ— — — Ｅ Ｂ Ｂ — 顺序通电 。 ４１输入 、 ． 输出分配 这样对 四相八拍 步进电机来说 ， 的 Ｉ 它 ／ Ｏ分配可 以是 ４ 个输 入 ， 分 别是 ： 启动按 钮 ， 停止按钮 ， 正转按 钮和反转按钮 ； 个输 出就是 Ａ相 ， ４ Ｂ 相，相，相， ｃ Ｄ 在八拍中通过对这四相 的组合就 可以实现正 、 反转控制 。 ４２程序设 计 ． 无论正转还是反转 ， 均为八拍循环 ， 因此在程序 中应首先产生一个 八拍循环 。显然 ， 按下“ 启动” 按钮后和第八拍结束后进入第一拍 ， 然后 每秒钟 转换一拍 。按下 “ 停止” 钮八拍均 为 Ｏ Ｆ 按 Ｆ 。Ａ相 ： 无论 正转还
５硬件连接 ． 步进 电机在单单仅给予电压时 ， 电机是不会动作的 ， 必须透过脉波
冲频率从 几赫兹到几 十千赫兹连续 变化的脉 冲信号 ， 它为环形分 配器 提供脉 冲序列 。环形分 配器 的主要 功能是把来 自控制环节的脉冲序列 按一定 的规律分配后 ， 经过功率放大 器的放大加 到步进电机驱动 电源 的各项输入端 ， 以驱动步进 电机 的转动 。环形分 配器 主要有 两大类 ： 一 类是用计 算机软件设 计的方法实现 环分器要求 的功 能 ， 通常称软 环形 分 配器 。另一 类是 用硬 件构成 的环 形分 配器 ， 常称 为硬环 形分 配 通 器 。功率 放大器 主要 对环 形分配器 的较 小输出信号进 行放大 ， 以达到 驱动步进 电机 目的。
功 能性 。
步进 电机 驱动器发送一 个脉冲信号 ， 电机驱动器驱动 步进 电机按设定 的方 向转 动一个 固定 的：度 （ 响 成为“ 步距 角” ， 的旋 转是 以固定 的角 ）它 度一步 一步运行 的。例 如 ， 一个 四相八 拍步进 电机 ， 四相单 ， 按 双八拍 控制其正 、 反转 。正转按 Ａ Ａ — — Ｃ Ｃ Ｃ — — Ａ ・ — Ｂ Ｂ Ｂ — — Ｄ Ｄ Ｄ 一 顺序通 电， 反转
２步进电机的工作原理 ． 由于步进 电机是一种将 电脉冲信 号转换 成直 线或角位移的执行元 件， 它不能直 接接 到交直 流电源上 ， 而必须使用专用设备— —步进电机 控制 驱动器 。典型步进 电机 控制系统如 图 １ 所示 ： 控制 器可 以发 出脉
是反转 ， 第一 ， ， 为 Ｏ 。Ｂ ： 二 六拍 Ｎ 相 正转时第二 ， ， 为Ｏ ， 三 四拍 Ｎ 反转时 第六， ， 七 八拍 为 Ｏ 。Ｃ ： Ｎ 相 正转 时第 四， ， 五 六拍 为 Ｏ ， Ｎ 反转时第 四 ， 五， 六拍 为 Ｏ 。Ｄ ： Ｎ 相 正转 时第 六 ， ， 七 八拍为 Ｏ ， Ｎ 反转 时第二 ， ， 三 四 拍 为Ｏ 。据此 即可编写出梯形图 。 Ｎ