实验五 步进电机单轴定位控制实验
步进电机控制实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，步进电机在工业自动化、精密定位、医疗设备等领域得到了广泛的应用。
为了深入了解步进电机的原理和应用，提高自身的动手实践能力，我们进行了步进电机控制实训。
二、实训目标1. 理解步进电机的原理和工作方式。
2. 掌握步进电机的驱动方法和控制方法。
3. 学会使用单片机对步进电机进行编程和控制。
4. 提高团队协作能力和问题解决能力。
三、实训内容1. 步进电机原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的执行元件。
其特点是响应速度快、定位精度高、控制简单。
步进电机每输入一个脉冲信号，就转动一个固定的角度，称为步距角。
步距角的大小取决于电机的结构，常见的步距角有1.8度、0.9度等。
2. 步进电机驱动步进电机的驱动通常采用步进电机驱动器。
驱动器将单片机输出的脉冲信号转换为驱动步进电机的电流信号，实现对步进电机的控制。
常见的驱动器有L298、A4988等。
3. 单片机控制本实训采用AT89C51单片机作为控制核心。
通过编写程序，控制单片机输出脉冲信号，实现对步进电机的正转、反转、停止、速度等控制。
4. 实训步骤（1）搭建步进电机驱动电路，连接单片机、步进电机、按键等外围设备。
（2）编写程序，实现以下功能：- 正转、反转控制；- 速度控制；- 停止控制；- 按键控制。
（3）使用Proteus仿真软件进行程序调试，验证程序的正确性。
（4）将程序烧录到单片机中，进行实际硬件测试。
四、实训结果与分析1. 正转、反转控制通过编写程序，实现了对步进电机的正转和反转控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机按照设定的方向转动。
2. 速度控制通过调整脉冲信号的频率，实现了对步进电机转速的控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机的转速随脉冲频率的变化而变化。
3. 停止控制通过编写程序，实现了对步进电机的停止控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机在停止信号后立即停止转动。
【实验】步进电机实验报告
【关键字】实验论文题目：步进电机的控制课程名称：计算机控制技术学院信息工程学院专业班级应用电子技术（2）班学号08姓名卢广彬任课教师黄国宏6 日实验名称：步进电机的控制实验目的：1、复习步进电机的工作原理，进一步加强对步进电机的应用方面的学习；2、了解芯片ULN2003A的工作原理，并利用单片机或者微机等对芯片加予控制；3、学会灵活编写单片机的控制及应用程序，进一步熟悉单片机的工作方式；4、学会用单片机及一外围设备组建具有独特功能的自动控制系统。
实验原理：ULN是一个具有16个引脚驱动芯片，其作用是将输入的较小电流放大，以便可以驱动一般的I/O无法驱动的较大功率的外围设备。
下面将叙述ULN的内部结构、芯片引脚功能、与单片机的连接方法及简单的应用。
一、ULN2003管脚排列如下图所示：ULN2003的内部结构和功能ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。
它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。
ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。
用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。
采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动高压灯泡。
通常单片机驱动ULN时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。
ULN是一个非门电路，包含7个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA.资料的最后有引用电路，9脚可以悬空。
比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。
ULN的作用：ULN是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。
可直接驱动继电器等负载。
输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。
实验五 步进电机单轴定位控制实验
方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。
二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。
每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。
运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。
步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。
图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。
由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。
输出脉冲形式通过参数设定来选择。
其脉冲形式如图1-2-10所示。
图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式频 率 （HZ ） 脉冲数（PLS ） f 1S 2 S 3S 1由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。
步进电机升、降频过程如图1-2-11。
一般情况下，S 2＝S 3。
图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。
步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。
驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。
另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。
控制步进电机实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理及控制方法。
2. 掌握单片机与步进电机驱动模块的接口连接方法。
3. 学习使用C语言编写程序，实现对步进电机的正反转、转速和定位控制。
4. 通过实验，加深对单片机控制系统的理解。
二、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是控制精度高、响应速度快、定位准确。
步进电机控制实验主要涉及以下几个方面：1. 步进电机驱动模块：常用的驱动模块有ULN2003、A4988等，它们可以将单片机的数字信号转换为步进电机的控制信号。
2. 单片机：单片机是整个控制系统的核心，负责接收按键输入、处理数据、控制步进电机驱动模块等。
3. 步进电机：步进电机分为单相、双相和三相等类型，本实验使用的是双相四线步进电机。
三、实验设备1. 单片机开发板：例如STC89C52、STM32等。
2. 步进电机驱动模块：例如ULN2003、A4988等。
3. 双相四线步进电机。
4. 按键。
5. 数码管。
6. 电阻、电容等元件。
7. 电源。
四、实验步骤1. 硬件连接（1）将步进电机驱动模块的输入端（IN1、IN2、IN3、IN4）分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口。
（2）将按键的输入端连接到单片机的P3.0口。
（3）将数码管的段选端连接到单片机的P2口。
（4）将步进电机驱动模块的电源端连接到电源。
（5）将步进电机连接到驱动模块的输出端。
2. 编写程序（1）初始化单片机I/O端口，设置P1口为输出端口，P3.0口为输入端口，P2口为输出端口。
（2）编写按键扫描函数，用于读取按键状态。
（3）编写步进电机控制函数，实现正反转、转速和定位控制。
（4）编写主函数，实现以下功能：a. 初始化数码管显示；b. 读取按键状态；c. 根据按键状态调用步进电机控制函数；d. 更新数码管显示。
3. 调试程序（1）将程序烧写到单片机中；（2）打开电源，观察数码管显示和步进电机运行状态；（3）根据需要调整程序，实现不同的控制效果。
实验5 步进电机控制实验
实验五、步进电机控制实验5．1实验目的1．学习步进电机的控制方法。
2．学会用8255控制步进电机。
5．2实验内容1．学习步进电机的控制方法，编写程序，利用8255的B口来控制步进电机的运动。
2．计算步进电机的步距角、齿距角。
5．3 实验原理使用开环控制方式能对步进电机的转动方向、速度、角度进行调节。
所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，即电机转动一次。
实验平台可连接的步进电机为四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及其励磁顺序如图4-l-1及表4-1-l 所示。
实验中PB端口各线的电平在各步中的情况如表4-1-2所示。
实验电路如图4-1-2 所示。
5．4 实验步骤及说明Data segmentTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H；Data endsMOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，B口为输出OUT DX,ALMOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALCALL DALLY在返回DOS之前，给Ｂ口清零MOV AL,０MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALDALLY PROC NEAR ;软件延时子程序PUSH CXPUSH AXMOV CX,0FFFHD1: MOV AX,5000HD2: DEC AXJNZ D2LOOP D1POP AX POP CXRET DALLY ENDP;***************根据CHECK 配置信息修改下列符 号值******************* IOY0 EQU 9C00H ;片选IOY0对应的端口始地址 ;***************************************************************** MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A 口地址 MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B 口地址 MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C 口地址 MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT TTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H DATA ENDS CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AXMAIN: MOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，A 口和B 口为输出OUT DX,ALA1: MOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H A2: MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_B OUT DX,ALCALL DALLYINC BX LOOP A2MOV AH,1 ;判断是否有按键按下INT 16HJZ A1 ;无按键则跳回继续循环，有则退出 QUIT: MOV AL,0MOV DX,MY8255_B OUT DX,AL MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21H DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0FFFH D1: MOV AX,5000H D2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START。
步进电机控制实验报告
步进电机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. TIVA 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/B3.半步八拍驱动时序正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/反转：*****驱动芯片：*****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，*****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。
*****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）。
步进电机控制实验报告
步进电机控制实验报告步进电机控制实验报告引言步进电机是一种常见的电机类型，具有精准的位置控制和可靠的运动控制能力。
在本次实验中，我们将学习如何使用Arduino控制步进电机，并通过实际操作来验证控制的可行性和有效性。
一、实验目的本次实验的主要目的是掌握步进电机的控制原理和方法，了解步进电机的特点以及其在实际应用中的作用。
通过实验，我们将学习如何使用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度，并能够实现精确的位置控制。
二、实验器材1. Arduino开发板2. 步进电机3. 驱动模块4. 连接线三、实验步骤1. 连接步进电机和驱动模块：将步进电机的相线连接到驱动模块的对应接口上，并将驱动模块与Arduino开发板连接。
2. 编写控制程序：在Arduino开发环境中，编写控制步进电机的程序。
首先，定义步进电机的旋转方向和步进角度，然后利用Arduino的输出引脚控制驱动模块，从而控制步进电机的旋转。
3. 上传程序并测试：将编写好的程序上传到Arduino开发板上，并将步进电机连接到电源。
通过控制程序中的参数，观察步进电机的旋转方向和步进角度，验证控制的准确性和可行性。
四、实验结果与分析经过实验，我们成功地控制了步进电机的旋转方向和步进角度。
通过改变控制程序中的参数，我们可以实现步进电机的正转、反转和停止等操作。
实验结果表明，步进电机的控制精度较高，可以实现精确的位置控制。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了步进电机的控制原理和方法，并通过实际操作验证了控制的可行性和有效性。
步进电机作为一种常见的电机类型，在工业自动化和机器人领域有着广泛的应用。
掌握步进电机的控制技术，对于我们今后的学习和工作具有重要的意义。
六、实验心得本次实验让我对步进电机的控制有了更深入的了解。
通过编写控制程序，我学会了如何利用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度。
实验过程中，我遇到了一些问题，例如如何正确连接步进电机和驱动模块，以及如何调试控制程序等。
步进电机控制实验实验报告及程序
实验九步进电机控制实验姓名专业通信工程学号成绩一、实验目的1.掌握keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法；2.掌握步进电机的工作原理及控制方法；3.掌握步进电机控制的不同编程方法；二、实验仪器与设备1.微机1台2.keil C51集成开发环境3.Proteus仿真软件三、实验内容1.用Proteus设计一四相六线步进电机控制电路。
要求利用P1口作步进电机的控制端口，通过达林顿阵列ULN2003A驱动步进电机。
基本参考电路见后面附图。
2.编写程序，实现步进电机的正反转控制。
正反转时间分别持续10S时间，如此循环。
3.设计一可调速步进电机控制电路。
P3.2~P3.5分别接按键k1~k4，其中k1为正反转控制按键，k2为加速按键，k3为减速按键，k4为启动/停止按键，要求速度7档（1~7）可调，加减速各设3档，复位时位于4档，要求每档速度变化明显。
该步进电机控制电路在以上电路的基础上自行修改。
四、实验原理1.步进电机控制原理：1)步进电机是利用电磁铁的作用原理，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。
每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。
特点A.来一个脉冲，转一个步距角。
B.控制脉冲频率，可控制电机转速。
C.改变脉冲顺序，可改变转动方向。
2)以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下，定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。
转子有四个齿。
给A相绕组通电时，转子位置如图（a），转子齿偏离定子齿一个角度。
由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时(图b)，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。
由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。
3）三相反应式步进电动机的控制原理①三相单三拍：A 相→ B 相→ C 相→ A 相②三相六拍：A→AB →B →BC →C → CA→ A③三相双三拍：AB →BC →CA→AB4）步距角计算公式：θ—步距角 Z r—转子齿数 m —每个通电循环周期的拍数2、ULN2003A：七达林顿阵列ULN2003A是集成达林顿管反相驱动电路，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动电机、继电器等功率器件。
实验五-步进电机控制(1)
实验五步进电机控制一、实验目的与要求1、了解步进电机的基本原理，掌握步进电机的转动编程方法2、了解影响电机转速的因素有那些二、实验设备STAR系列实验仪一套、PC机一台。
三、实验内容编写程序：使用G5区的键盘控制步进电机的正反转、调节转速，连续转动或转动指定步数；将相应的数据显示在G5区的数码管上。
四、控制原理步进电机的驱动原理是通过它每相线圈的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲来控制，所以调节脉冲的频率便可改变步进电机的转速，微控制器最适合控制步进电机。
另外，由于电机的转动惯量的存在，其转动速度还受驱动功率的影响，当脉冲的频率大于某一值（本实验为f.>100hz）时，电机便不再转动。
实验电机共有四个相位（A,B,C,D），按转动步骤可分单4拍（A->B->C->D->A）,双4拍（AB->BC->CD->DA->AB）和单双8拍（A->AB->B->BC->C->CD->D->DA->A）.五、程序框图改变方向子程序：启动步进电机子程序：增速子程序：减速子程序：定时中断程序：八、演示程序.MODEL TINYEXTRN Display8:NEAR, SCAN_KEY:NEARIO8259_0 EQU 0F000HIO8259_1 EQU 0F001HCon_8253 EQU 0E003HT0_8253 EQU 0E000HIO8255_Con EQU 0D003H ;CS3IO8255_PC EQU 0D002H.STACK 100.DATAStepControl DB 0 ;下一次送给步进电机的值buffer DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区，8个字节buffer1 DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区，8个字节SpeedNo DB 0 ;选择哪一级速度StepDelay DB 0 ;转动一步后，延时常数StartStepDelay DB 0;若选择速度过快,延时由长到短,最终使用对应延时常数StartStepDelay1 DB 0 ;StartStepDelaybFirst DB 0 ;有没有转动过步进电机bClockwise DB 0 ; =1 顺时针方向 =0 逆时针方向转动bNeedDisplay DB 0 ;已转动一步，需要显示新步数StepCount DW 0 ;需要转动的步数StepDelayTab: DB 250,125,83,62,50,42,36,32,28,25,22,21.CODESTART: MOV AX,@DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPMOV bFirst,1 ;有没有转动过步进电机MOV bClockwise,1 ;顺时针方向MOV StepControl,33H ;下一次送给步进电机的值MOV SpeedNo,5 ;第五级速度CALL Init8255CALL Init8253CALL Init8259CALL WriIntverMOV buffer,0 ;显示缓冲器初始化MOV buffer+1,0MOV buffer+2,0MOV buffer+3,0MOV buffer+4,10HMOV AL,SpeedNoMOV buffer+5,ALMOV buffer+6,10HMOV buffer+7,0STAR2: LEA SI,bufferLEA DI,buffer1MOV CX,8REP MOVSBLEA SI,buffer1CALL Display8STAR3: CALL Scan_KeyJB STAR5CMP bNeedDisplay,0JZ STAR3MOV bNeedDisplay,0CALL Step_SUB_1JMP STAR2STAR5: CLI ;终止步进电机转动CMP AL,10JNB STAR1MOV AH,buffer+2MOV buffer+3,AHMOV AH,buffer+1MOV buffer+2,AHMOV AH,bufferMOV buffer+1,AHMOV buffer,ALJMP STAR2STAR1: CMP AL,14JNB STAR3LEA SI,DriverTabSUB AL,10SHL AL,1XOR AH,AHMOV BX,AXJMP CS:[SI+BX]DriverTab: DW Direction ;转动方向DW Speed_up ;提高转速DW Speed_Down ;降低转速DW Exec ;步进电机根据方向、转速、步数开始转动Direction: CMP bClockwise,0JZ ClockwiseMOV bClockwise,0MOV buffer+7,1AntiClockwise: CMP bFirst,0JZ AntiClockwise1MOV StepControl,91HJMP Direction1AntiClockwise1: MOV AL,StepControlROR AL,2MOV StepControl,ALJMP Direction1Clockwise: MOV bClockwise,1MOV buffer+7,0CMP bFirst,0JZ Clockwise1MOV StepControl,33HJMP Direction1Clockwise1: MOV AL,StepControlROL AL,2MOV StepControl,ALDirection1: JMP STAR2Speed_up: MOV AL,SpeedNoCMP AL,11JZ Speed_up2Speed_up1: INC ALMOV SpeedNo,ALMOV buffer+5,ALSpeed_up2: JMP STAR2Speed_Down: MOV AL,SpeedNoCMP AL,0JZ Speed_Down1DEC ALMOV SpeedNo,ALMOV buffer+5,ALSpeed_Down1: JMP STAR2Exec: MOV bFirst,0CALL TakeStepCountLEA BX,StepDelayTabMOV AL,SpeedNoXLATMOV StepDelay,ALCMP AL,50JNB Exec1MOV AL,50Exec1: MOV StartStepDelay,ALMOV StartStepDelay1,ALSTIJMP STAR2TIMER0: PUSH AXPUSH DXDEC StartStepDelayJNZ TIMER0_1MOV AL,StartStepDelay1CMP AL,StepDelayJZ TIMER0_2DEC ALMOV StartStepDelay1,ALTIMER0_2: MOV StartStepDelay,ALMOV AL,StepControlMOV DX,IO8255_PCOUT DX,ALCMP bClockwise,0JNZ TIMER0_3ROR AL,1JMP TIMER0_4TIMER0_3: ROL AL,1TIMER0_4: MOV StepControl,ALCMP StepCount,0JZ TIMER0_1MOV bNeedDisplay,1DEC StepCountJNZ TIMER0_1add sp,8 ;小写部分不允许使用单步、单步进入命令popfclipushfsub sp,8nopTIMER0_1: MOV DX,IO8259_0MOV AL,20HPOP DXPOP AXIRETStep_SUB_1 PROC NEARMOV CX,4LEA BX,bufferStep_SUB_1_1: DEC BYTE PTR [BX]CMP BYTE PTR [BX],0FFHJNZ Step_SUB_1_2MOV BYTE PTR [BX],9INC BXLOOP Step_SUB_1_1Step_SUB_1_2: RETStep_SUB_1 ENDPTakeStepCount PROC NEARMOV AL,buffer+3 ;转动步数送入StepCountMOV BX,10MUL BLADD AL,buffer+2MUL BLADD AL,buffer+1ADC AH,0MUL BXADD AL,bufferADC AH,0MOV StepCount,AXRETTakeStepCount ENDPInit8255 PROC NEARMOV DX,IO8255_ConMOV AL,80HOUT DX,AL ;8255 PC输出DEC DXMOV AL,0FFHOUT DX,AL ;0FFH->8255 PCRETInit8255 ENDPInit8253 PROC NEARMOV DX,Con_8253MOV AL,35HOUT DX,AL ;计数器T0设置在模式2状态,BCD码计数MOV DX,T0_8253MOV AL,10HMOV AL,02HOUT DX,AL ;CLK0/210RETInit8253 ENDPInit8259 PROC NEARMOV DX,IO8259_0MOV AL,13HOUT DX,ALMOV DX,IO8259_1MOV AL,08HOUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,0FEHOUT DX,ALRETInit8259 ENDPWriIntver PROC NEARPUSH ESMOV AX,0MOV ES,AXMOV DI,20HLEA AX,TIMER0STOSWMOV AX,CSSTOSWPOP ESRETWriIntver ENDPEND START九、实验扩展及思考1、怎样改变电机的转速？2、通过实验找出电机转速的上限，如何能进一步提高最大转速？3、怎样能使电机反转？附录一 8279命令功能一览表附录二 8279键值显示程序;8279 键盘显示器接口芯片;1.查询控制方式 2.输入时钟2MHZ 3.8279内部20分频（100KHZ）;4.扫描计数器采用编码工作方式（通过外部138译码）;5.显示按键值,第九次按键,清除显示; 8279 查询工作方式.MODEL TINYCMD_8279 EQU 0BF01H ;8279命令字、状态字地址DATA_8279 EQU 0BF00H ;8279读写数据口的地址PUBLIC GetKey, GetKeyA, GetKeyB, GetBCDKey, DisPlay8, SCAN_KEY PUBLIC F1.STACK 100.DATAF1 DB ?LED_TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8HDB 080H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHDB 0FFH,0BFH.CODEGetKey PROC NEARCMP CX,0JZ GetKey5CMP CX,9JNB GetKey5PUSH AXPUSH BXPUSH DXPUSHFMOV AX,CXCLCRCR AX,1DEC AXADD DI,AXSTDMOV AH,0CMP F1,0JZ GetKey1CALL KeyScanGetKey1: PUSH AXMOV AL,8CLCSUB AL,CLCALL INIT8279_1 ;8279初始化POP AXCMP F1,0JNZ GetKey3GetKey2: CALL KeyScan ;扫描GetKey3: NOT AHPUSH AXCMP AH,0JZ GetKey4ROR AL,4MOV ES:[DI],ALJMP GetKey6GetKey4: OR AL,ES:[DI]STOSBGetKey6: POP AXLEA BX,LED_TABXLATCALL WRITE_DATA ;显示输入值LOOP GetKey2POPFPOP DXPOP BXPOP AXGetKey5: RETGetKey ENDP;键值在AL中KeyScan PROC NEARCALL SCAN_KEYJNB KeyScanRETKeyScan ENDP;CY =1,有键,键值在AL中;CY=0,没有按键GetKeyA PROC NEARCALL SCAN_KEYRETGetKeyA ENDP;键值在AL中GetKeyB PROC NEARCALL SCAN_KEYJNB GetKeyBRETGetKeyB ENDP;BCD码;F1是否需要先清除显示GetBCDKey PROC NEARCMP CX,0JZ GetBCDKey5CMP CX,9JNB GetBCDKey5PUSH AXPUSH BXPUSH DXPUSHFMOV AX,CXCLCRCR AX,1DEC AXADD DI,AXSTDMOV AH,0CMP F1,0JZ GetBCDKey1CALL KeyScanGetBCDKey1: PUSH AXMOV AL,8CLCSUB AL,CLCALL INIT8279_1 ;8279初始化POP AXCMP F1,0JNZ GetBCDKey3GetBCDKey2: CALL KeyScan ;扫描GetBCDKey3: CMP AL,10JNB GetBCDKey2NOT AHPUSH AXCMP AH,0JZ GetBCDKey4ROR AL,4MOV ES:[DI],ALJMP GetBCDKey6GetBCDKey4: OR AL,ES:[DI]STOSBGetBCDKey6: POP AXLEA BX,LED_TABXLATCALL WRITE_DATA ;显示输入值LOOP GetBCDKey2POPFPOP DXPOP BXPOP AXGetBCDKey5: RETGetBCDKey ENDP;显示以SI开始的8个数字（0～F) DisPlay8 PROC NEARPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV CX,8 ;计数用LEA BX,LED_TABDisPlay81: MOV AL,[SI] ;不用显示的位调整AND AL,7FHCMP AL,11HJZ DisPlay82 ;负号Display84: CMP AL,16JB DisPlay82MOV AL,10H ;显示段码中10H位对应的是暗码DisPlay82: XLATXCHG AL,[SI]TEST AL,80HJZ Display83XCHG AL,[SI]AND AL,7FHMOV [SI],ALDisplay83: INC SILOOP DisPlay81MOV AL,0CALL INIT8279_1MOV CX,8Display85: DEC SIMOV AL,[SI]CALL WRITE_DATALOOP Display85POP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETDisPlay8 ENDP;8279初始化INIT8279 PROC NEARMOV DX,CMD_8279 ;CMD_8279为写命令地址、读状地址MOV AL,34H ;可编程时钟设置,设置分频系数(20分频）OUT DX,ALMOV AL,0 ;8*8字符显示,左边输入,外部译码键扫描方式OUT DX,ALMOV AL,90H ;从第一个数码管开始移位显示OUT DX,ALRETINIT8279 ENDPINIT8279_1 PROC NEARPUSH AXMOV DX,CMD_8279 ;CMD_8279为写命令地址、读状地址MOV AL,34H ;可编程时钟设置,设置分频系数(20分频）OUT DX,ALMOV AL,0 ;8*8字符显示,左边输入,外部译码键扫描方式OUT DX,ALCALL CLEAR ;清显示POP AXOR AL,90HOUT DX,ALRETINIT8279_1 ENDPCLEAR PROC NEARMOV DX,CMD_8279MOV AL,0DEH ; 清除命令OUT DX,ALWAIT1: IN AL,DXTEST AL,80HJNZ WAIT1 ; 显示RAM清除完毕吗?RETCLEAR ENDPSCAN_KEY PROC NEARMOV DX,CMD_8279IN AL,DX ;读状态READ_FIFO: AND AL,7JZ NO_KEY ;是否有键按下READ: MOV AL,40HOUT DX,AL ;读FIFO RAMMOV DX,DATA_8279IN AL,DXAND AL,3FHSTC ;有键SCAN_KEY1: RETNO_KEY: CLC ;无键按下，清CYJMP SCAN_KEY1SCAN_KEY ENDPKEY_NUM PROC NEARAND AL,3FHRETKEY_NUM ENDPWRITE_DATA PROC NEARMOV DX,DATA_8279OUT DX,ALRETWRITE_DATA ENDPEND（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。
实验五步进电机转速控制Word版
实验五步进电机转速控制一、实验目的1．了解步进电机的工作原理；2．理解步进电机的转速控制方式和调速方法；3．掌握用VBScript或JScript脚本语言进行开关量的编程。
二、实验设备1．THBCC-1型信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平台2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3．PC机1台(含软件“THBCC-1”)三、实验原理1．步进电机工作原理简介：步进电机是一种能将电脉冲信号转换成机械角位移或线位移的执行元件，它实际上是一种单相或多相同步电机。
电脉冲信号通过环形脉冲分配器，励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。
由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流和直流电源接通后，就会在空间形成一种阶跃变化的旋转磁场，使转子转过一定角度(称为步距角)。
在正常运行情况下，电机转过的总角度与输入的脉冲数成正比；电机的转速与输入脉冲频率保持严格的对应关系，步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关；电机的运动方向由脉冲相序控制。
因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，它被认为是理想的数控执行元件。
故广泛应用于数控机床、打印绘图仪等数控设备中。
不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。
在精度不是需要特别高的场合，可以使用步进电机，以发挥其结构及驱动电路简单、可靠性高和成本低的特点。
伴随着不同数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
现在比较常用的步进电机有反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。
其中反应式步进电机的转子磁路是由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
现阶段反应式步进电机应用最广泛。
2．步进电机驱动电路原理步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，必须使用专用的步进电机驱动控制器。
步进电机实验实习训练报告暨教案
步进电机实验-实习训练报告暨教案第一章：实验目的和意义1.1 实验目的理解步进电机的工作原理学会步进电机的驱动方法和控制技巧掌握步进电机的速度和位置控制方法1.2 实验意义培养学生的动手能力和实验技能加深学生对步进电机理论知识的理解提高学生运用步进电机解决实际问题的能力第二章：步进电机简介2.1 步进电机的发展历程介绍步进电机的历史和发展趋势2.2 步进电机的工作原理解释步进电机的构造和工作原理介绍步进电机的转子、定子和绕组等基本组成部分2.3 步进电机的特点和应用领域阐述步进电机的优点和缺点举例说明步进电机在各个领域的应用第三章：步进电机的驱动电路3.1 步进电机驱动电路的组成介绍步进电机驱动电路的基本组成部分解释驱动电路的作用和功能3.2 步进电机驱动电路的设计要点讲解步进电机驱动电路的设计原则和方法强调电路中的关键元件和参数选择3.3 步进电机驱动电路的调试与优化介绍步进电机驱动电路的调试方法和技巧讲解如何优化驱动电路的性能和稳定性第四章：步进电机的控制方法4.1 步进电机的速度控制介绍步进电机速度控制的方法和原理讲解如何实现步进电机的速度调节和控制4.2 步进电机的位置控制解释步进电机位置控制的概念和方法介绍如何通过脉冲信号和方向信号控制步进电机的运动4.3 步进电机的混合控制策略探讨步进电机速度和位置的混合控制方法分析不同控制策略的优缺点和适用场景第五章：实验步骤与数据处理5.1 实验设备的准备和连接介绍实验所需设备的清单和连接方式强调实验设备的安全使用和注意事项5.2 步进电机的驱动和控制实验详细讲解实验步骤和操作方法指导学生进行步进电机的驱动和控制实验5.3 实验数据的采集与处理介绍实验数据的采集方法和工具讲解如何处理实验数据并进行分析总结第六章：实验结果分析6.1 步进电机转速与脉冲频率的关系分析实验中步进电机转速与脉冲频率的数据讨论脉冲频率对步进电机转速的影响6.2 步进电机位置控制的精度分析实验中步进电机位置控制的精度数据讨论影响步进电机位置控制精度的因素6.3 步进电机速度与负载的关系分析实验中步进电机速度与负载的数据讨论负载对步进电机速度的影响第七章：实验问题与解决方案7.1 步进电机驱动电路的故障排查介绍步进电机驱动电路可能出现的问题和解决方案强调故障排查的方法和技巧7.2 步进电机控制信号的误动作问题分析步进电机控制信号误动作的原因提出解决方案和预防措施7.3 步进电机运行中的噪音和振动问题讨论步进电机运行中噪音和振动产生的原因给出解决噪音和振动问题的方法和建议8.1 实验报告的结构和内容要求介绍实验报告的基本结构和内容要求8.2 实验数据的整理和表述方法讲解实验数据的整理方法和表述技巧8.3 实验结论和总结强调实验报告中的逻辑性和条理性第九章：实验拓展与思考9.1 步进电机的应用场景拓展探讨步进电机在其他领域的应用可能性引导学生思考步进电机在不同应用场景下的优势和局限性9.2 步进电机的研究与发展趋势介绍步进电机的研究现状和未来发展趋势引导学生关注步进电机领域的最新进展和技术创新9.3 步进电机实验的改进与优化鼓励学生思考如何改进和优化步进电机实验引导学生提出创新性的实验方案和改进措施第十章：附录与参考文献10.1 实验所用设备和材料清单列出实验所需设备和材料的详细信息提供购买和使用这些设备和材料的建议和途径10.2 实验参考文献推荐与步进电机实验相关的参考书籍、论文和网络资源帮助学生深入了解步进电机的相关理论和实践知识十一章：实验安全与环境保护11.1 实验安全知识介绍实验过程中可能存在的安全隐患讲解步进电机实验中的安全操作规程11.2 实验室规章制度强调实验室的基本规章制度引导学生遵守实验室安全规范11.3 环境保护与废物处理讲解实验过程中如何进行环境保护介绍步进电机实验废物的处理方法十二章：实验评价与反思12.1 实验评价标准设定步进电机实验的评价标准和评分方法强调评价标准中的关键要素12.2 学生自我评价与反思指导学生进行自我评价和反思鼓励学生总结实验过程中的收获和不足12.3 实验指导教师的评价与反馈介绍实验指导教师评价的内容和方法强调教师评价对学生实验能力提升的重要性十三章：实验报告示例13.1 实验报告模板提供一份实验报告的模板13.2 实验报告示例分析分析一份优秀的实验报告案例引导学生学习报告中的优点，避免类似错误十四章：实验辅导与答疑14.1 实验过程中遇到的问题及解决方案收集学生在实验过程中遇到的问题提供针对性的解决方案和指导14.2 实验辅导与答疑方式介绍实验辅导的方式和途径强调答疑对于学生实验能力提升的重要性十五章：课后作业与练习15.1 课后作业布置布置与步进电机实验相关的课后作业强调作业的目的和重要性15.2 练习题解析提供课后练习题及详细解析帮助学生巩固实验相关知识，提升实验技能重点和难点解析本文档详细介绍了步进电机实验的实习训练报告暨教案，涵盖了实验目的、意义、步进电机简介、驱动电路、控制方法、实验步骤与数据处理等多个方面。
实验五 步进电机单轴定位控制实验
方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。
二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。
每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。
运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。
步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。
图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。
由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。
输出脉冲形式通过参数设定来选择。
其脉冲形式如图1-2-10所示。
图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式频 率 （HZ ） 脉冲数（PLS ） f 1S 2 S 3S 1由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。
步进电机升、降频过程如图1-2-11。
一般情况下，S 2＝S 3。
图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。
步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。
驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。
另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。
实验一 五相步进电机的模拟控制实验
实验一五相步进电机的模拟控制实验一、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-40MR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。
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、实验内容：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号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120°，不是9°的整数倍（120÷9=40/3），所以此时转子齿没有与B相定子的齿对应，只是第13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3°，如果此时突然变为B相通电，A、C相不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，转子就转动3°，这样使电机转了一步。
实验5步进电机控制
实验五PWM配置及步进电机控制一、实验目的1. 了解步进电机驱动原理;2. 了解步进电机的控制原理;3. 熟悉使用PWM控制步进电机的运行。
二、实验主要内容1. DSP的初始化;2. ePWM模块初始化与配置;3. 步进电机的驱动程序。
三、实验基本原理1. 步进电机的驱动：图1 是单极性步进电机驱动的典型电路，图中的方块为驱动开关。
针对SEED-DEC 中直流电机系统的动作要求，步进电机驱动电路设计思路如下：1）电机采用15V直流电源供电;2）4路控制信号由DSP提供，信号为CMOS标准电平，通过排线接入并下拉;3）使用达林顿管TIP31C代替IRL549作为电机驱动开关，基级串接100欧电阻减小MOS管的寄生震荡;4）使用快速二极管IN4007完成保护功能，以免电机换向时烧毁电机;图 1 步进电机驱动电路2. 步进电机的控制一般分为四相四拍与四相八拍两种方式，其中前者称为全步，后者称为半步。
步进电机在这个实验中选择的时M35SP-7N，其步进角为7.5°，是一种单极性步进电机。
它的结构如图2：图 2 步进电机结构四、实验过程和关键程序解读1. 启动CCS，进入CCS的操作环境，并导入stepmotor工程。
2. 加载stepmotor工程，添加xml文件3. 阅读源代码1）初始化系统控制寄存器与要使用的GPIO：2）关中断、初始化PIE、初始化PIE向量表3）关ePWM时钟，配置后打开时钟，并更新中断向量表4）ePWM初始化函数（以EPwm1为例）：EPWM2的其他配置与1相同，不用的在于一些事件产生的动作不同：其产生的pwm波为CMPAABCD线圈按照ACBD的次序导通步进电机接线示意图（2b-A、1b-B、1a-C、2a-D）：则步进电机顺时针旋转4. 按照老师要求修改源代码1）改变步进电机的转速在使用直流电机时，通常是用占空比来调节转速的，但是在步进电机中，是通过改变PWM的频率来调整的，因为在一个PWM周期中，步进电机改变的相位是一样的，所以PWM频率越高，改变相同相位就越快，所以转速也越快，程序中我们只需改变TBPRD的值即可。
实验六 步进电机单轴定位控制实验
步进电机单轴定位控制实验一、实验目的：1．学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2．学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．了解步进电机的频率特性；二、实验内容及步骤：本实验的内容是对步进电机进行单轴定位控制。
其研究对象为X轴。
控制系统原理图如图6-1所示。
其中，20GM位置控制单元，它既可实现单轴位置控制，又可实现双轴联动位置控制（本实验是对X轴进行单轴位置控制）。
图6-1 控制系统原理图实验步骤：1．学生根据图6-2接线（为安全起见，步进电机M和驱动器SH-20806C的主控电路以及PLC外围的继电器KA1、接触器KM2输出线路已接好）；2．征得老师同意后，合上断路器QF1和QF2 ；3．将编程电缆连于 PLC 上，利用PC机上的编程软件“FXGP/WIN-C”向PLC输入PLC 控制程序（此时，PLC的状态开关拔向编程位置“STOP”）；4．将编程电缆连于20GM上，利用PC机上的定位软件“FXVPS-E”向20GM输入定位程序（此时，20GM的状态开关拔向手动位置“MANU”）；5．将PLC的状态开关拔向运行位置“RUN”，运行PLC，接触器KM2的主触头闭合，驱动器SH-20806C得电；6．将20GM的状态开关拔向自动位置“AUTO”；7．按“复位”按钮，X轴复位。
读取此时指针指向的标尺位置A ；8．按“启动”按钮，运行20GM，使X轴以1000脉冲/S的速度正向移动50MM，读取此时指针指向的标尺位置B ；9．按“停止”按钮，20GM停止运行；10．修改定位程序，重复上述4-9步，使X轴以10000脉冲/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；11．修改定位程序，重复上述4-9步，使X轴以200脉冲/S的速度运行，观察并记录X轴运行状况；12．将PLC左下角的拔动开关拔向编程位置“STOP”或PLC断电，接触器KM2的主触头断开，驱动器SH-20806C断电。
图6-2 控制系统接线图三．实验说明及注意事项1．在控制步进电机启动时，如果频率升得太快，步进电机就会出现失步或不动现象；另一方面，在步进电机停止之前，如果控制频率降得太快，也会出现失步或不动现象。
单轴电机运动控制实验
单轴电机运动控制实验实验报告1 实验目的理解运动控制系统加、减速控制的基本原理及其常见实现方式（T 曲线模式、S 曲线模式），理解电子齿轮的相关概念和应用范围，掌握实现单轴运动各种运动模式的方法和设置参数的含义。
2 基础知识2.1 加减速控制加、减速控制是运动控制系统插补器的重要组成部分，是运动控制系统开发的关键技术之一。
常见的加、减速控制方式有直线加减速（T 曲线加减速）、三角函数加减速、指数加减速、S 曲线加减速等。
其中，在运动控制器中应用最广泛的为直线加减速和S 曲线加减速算法。
1、直线加减速（T 曲线加减速）算法如图6-1 所示，当前指令进给速度V i+1 大于前一指令进给速度Vi 时，处于加速阶段。
瞬时速度计算如下：Vi+1=Vi+aT式中，a 为加速度；T 为插补周期。
此时系统以新的瞬时速度V i+1 进行插补计算，得到该周期的进给量，对各坐标轴进行分配。
这是一个迭代过程，该过程一直进行到Vi 为稳定速度为止同理，处于减速阶段时：V i+1=V i-aT。
此时系统以新的瞬时速度进行插补计算，这个过程一直进行到新的稳定速度为零为止。
这种算法的优点是算法简单，占用机时少，响应快，效率高。
但其缺点也很明显，从图1 中可以看出，在加减速阶段的起点A、C，终点B、D 处加速度有突变，运动存在柔性冲击。
另外，速度的过渡不够平滑，运动精度低。
因此，这种加减速方法一般用于起停、进退刀等辅助运动中2、S 曲线加减速算法S 曲线加减速的称谓是由系统在加减速阶段的速度曲线形状呈S 形而得来的，采用降速与升速对称的曲线来实现升降速控制。
以下给出S 曲线加减速的插补递推公式，在此处设插补周期为T，则在第i 个插补周期结束时，位移为加速度为：速度为：上述递推公式中J 是分区适应的，即：插补时只需判断当前插补周期所在区间，即可按插补迭代公式计算出与速度规划适应的位移增量，从而实现其加减速。
S 型加减速在任何一点的加速度都是连续变化的，从而避免了柔性冲击，速度的平滑性很好，运动精度高。
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方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。
二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。
每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。
运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。
步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。
图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。
由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。
输出脉冲形式通过参数设定来选择。
其脉冲形式如图1-2-10所示。
图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式PLS ） 由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。
步进电机升、降频过程如图1-2-11。
一般情况下，S 2＝S 3。
图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。
步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。
驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。
另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。
步进电动机驱动生产机械的运动部件。
图1-2-12 实验系统结构框图位置定位模块、步进电动机及驱动器种类很多，本实验中采用的是三菱FX2N 系列PLC 中的双轴定位模块FX2N-20GM ，该模块与PLC 相连，可以单独或同时控制两个步进电动机，步进电动机和驱动器为和利时产品。
实验系统结构框图如图1-2-12所示。
工作原理：PLC及20GM实现对步进电动机系统的通电控制和定位控制，步进电动机通过丝杆带动工作台做直线运动。
步进电动机转动一步机械实际移动的位移量称为脉冲当量，脉冲当量是数控系统中很重要的参数。
实验系统中，步进电动机与丝杆直接连接，因此，脉冲当量的计算公式为：脉冲当量＝丝杆螺距/｛3600 /（步距角×细分系数）｝在实验系统中，丝杆的螺距为5mm，步进电动机的步距角为1.80，细分系数为所设定的数据。
正限位和负限位开关的安装位置由丝杆的导程确定，保证丝杆不被损坏，即当这两个开关的位置确定后，定位模块保证工作台的运动只能在这两个行程开关之间进行。
原位开关用来确定机械坐标原点的位置。
位置控制模块回原点操作，就是使机械原点和电气原点统一。
三、实验内容及步骤(一) 系统通电和准备1．在断电的情况下，按图1-2-13接线（虚线框外的连线已接好）；2．征得老师同意后，合上断路器QF1和QF2；3．将编程电缆连于PLC 上，利用PC机上的编程软件“FXGP/WIN-C”向PLC输入PLC控制程序（此时，PLC处于中止运行状态）；4．将编程电缆连于20GM上，利用PC机上的定位软件“FXVPS-E”向20GM输入定位程序（此时，20GM的状态开关拔向手动位置“MANU”）；5．将PLC设置为运行状态，运行PLC，Y30输出1，KA1得电，接触器KM2的主触头闭合，驱动器SH-20403得电；6．将20GM的状态开关拔向自动位置“AUTO”，运行20GM；7．按“复位”按钮，X轴原位，此时的位置为坐标原点，记下该位置A。
（二）基本定位1．设定步进电动机细分系数为8（实验中以按该系数进行了脉冲当量的计算和设定）；2．设定相对于A点的目标位置（单位为mm，正值在A点的右边，负值在A点的左边）和运动速度（单位为cm/min），把它们用参数设定的方法分别输入到位置量寄存器D2（实验程序定义）和速度寄存器D4（实验程序定义）中；3．按“启动”按钮，X轴以设定的速度运动到指定的位置B，观测运动速度，运动结束后，测量A到B之间的距离，与设定位置比较；4．重新设定目标位置和运动速度，重复3；5．设定目标位置为0，让工作台回到A点。
（三）细分1．使细分系数不为8；2．设定位置值和运动速度；3．按“启动”按钮，X轴以设定的速度运动到指定的位置B，观测运动速度，运动结束后，测量A到B之间的距离，与设定位置比较；4．设定目标位置为0，让工作台回到A点。
（四）频率特性实验1．设定步进电动机细分系数为1，输入20GM的步进特性实验程序；2．当步进电动机的运行频率大于最高运行频率时，步进电动机会失步，影响定位精度，步进电动机应工作在最大运行频率以下。
实验中所使用步进电动机的最大运行频率大约为1KHz，计算出运动机构的最高运动速度；3．设定位置值和运行速度，并使运行速度大于最高运动速度；4．按“启动”按钮，观察运动机构的运动想象，运动结束后测量运动的实际位置；5．步进电机在较低的频率下运行时，步进电机就会振动，从而引起机械振动。
步进电机应避免在振动频率下运行。
实验中所用步进电动机的振动频率大约为200脉冲/S以下，计算出相对应的机械运动速度；6．设定位置值和运行速度，并使运行速度在振荡速度区间；7．重复4；图1-2-13控制系统接线图四、实验说明及注意事项1．A点一定通过回原点得到；2．系统中坐标为相对坐标，因此运动前后的位置值要不同，工作台才有移动；3．回原位后，测量一下A点到左边行程开关之间的距离（负向位置最大值）和A点到右边行程开关的距离（正向位置最大值）；4．位置值设定为正时要小于正向位置最大值，位置值设定为负时要小于负向位置最大值。
五、实验用仪器工具PC 机 1台PLC 1台20GM 1个RS232电缆线1根编程电缆1根断路器（QF1、QF2）2个继电器（KA2）1个接触器（KM2）1个驱动器（SH-20806C） 1台步进电机（57BYG250E）1台六、实验前的准备预习实验报告及附录，并画出PLC控制程序和20GM定位程序。
七、实验报告要求1．画出PLC梯形图，并写出指令代码。
2．写出定位程序。
3．计算并分析实验结果。
4．写上实验目的、原理、步骤及电路图。
八、思考题1．试说明坐标轴的正向和负向的规定方法。
2．影响步进电机单轴定位精度的主要因素是什么？3．什么叫前极限、后极限、机械原点、电气原点？4．怎样实现步进电机的连续路径循环控制：正向移动20MM 反向移动20MM 正向移动20MM。
5．在本实验中，如果要使X轴正向移动50MM，20GM须给步进电机发多少个脉冲？实验六交流伺服电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握交流伺服系统的使用方法；2. 学习和掌握交流伺服电机单轴定位控制程序的设计方法。
二、实验内容伺服电动机也成为执行电机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角和速度，以带动控制对象。
伺服电动机分交流和直流两种，本实验中采用是交流伺服。
交流伺服电动机典型控制系统框图如图1-2-14所示。
图1-2-14 伺服电动机典型控制系统框图伺服驱动器是专用来对伺服电动机进行控制的电气系统，通过改变输入信号达到改变电动机的速度和转角的控制。
目前伺服驱动器的输入有两种形式：一是模拟量控制式，这种方式的驱动器，通过改变输入电压的大小控制转速或转角；二是数字控制式，这种方式驱动器与步进电动机控制相同，通过脉冲信号实现转角、速度和方向的控制。
由图1-2-14可知：系统为一个半闭环系统，位置控制单元给出位置理论值，伺服驱动器将理论值和从电动机轴上测得的实际值进行比较，控制电动机运动。
位置定位模块、伺服电动机即驱动器种类很多，本实验中采用的是三菱FX2N系列PLC 的高速输出功能实现脉冲输出和方向控制，伺服电动机和驱动器为松下。
实验系统结构框图如图1-2-15所示。
图1-2-15 实验系统示意图工作原理：PLC高速输出端输出脉冲和方向信号，实现对伺服电动机系统的通电控制和定位控制，伺服电动机通过丝杆带动工作台做直线运动。
伺服电动机转动一步机械实际移动的位移量称为脉冲当量，脉冲当量是数控系统中很重要的参数。
本系统中的脉冲当量的计算公式如下：脉冲当量＝丝杆螺距/伺服电动机每转所需脉冲数在实验系统中，丝杆的螺距为5mm，伺服电动机每转所需脉冲数为2500（pls/r）。
正限位和负限位开关的安装位置由丝杆的导程确定，保证丝杆不被损坏，即当这两个开关信号接入到交流伺服控制器的相应的输入端或送到位置控制器时，就可保证工作台的运动只能在这两个行程开关之间进行。
原位开关用来确定机械坐标原点的位置。
位置控制模块回原点操作，就是使机械原点和电气原点统一。
实验电路原理图如图1-2-16所示。
图1-2-16 实验电路原理图脉冲频率（HZ ） 总脉冲数 （PLS ） Y0或Y1 X10 工作原理：合上QF1和QF3，PLC 通电、交流伺服系统接通控制电压，PLC 使输出Y31为1，KA2得电，触头使KM3线圈得电，主触头闭合，伺服系统强电接通，然后PLC 使Y4为1，给交流伺服使能，此时，交流伺服完全准备好，可以执行定位控制。
定位脉冲信号由PLC 的Y1发出，方向由Y3控制。
三菱FX2N 系列PLC 只有两个高速输出端Y0和Y1，使用专用脉冲输出指令“DPLSY ”发送脉冲信号，其指令形式为 ：前、后限位开关直接接入交流伺服驱动器的专用输入端，进行限位保护。
三、实验步骤1. 学生根据图1-2-17接线,为安全起见，伺服电机和驱动器的主控电路以及PLC 外围的继电器KA3、接触器KM3输出线路已接好。
2. 征得老师同意后，合上断路器QF1和QF3。
3. 将面板上“工作方式”旋钮旋至“点动” 。
4. 输入PLC 程序, 然后运行。
5. 按“启动”按钮，接触器KM3的主触头闭合，伺服电机得电，延时2秒输出Y4 ，使伺服电机准备好 。
1． 按“正向”或“反向”按钮，将Y 轴移动至原位和正极限之间 。
2． 按“复位”按钮，使伺服电机驱动Y 轴回原位，读取此时指针指向的标尺位置A 。
8. 将面板上“工作方式”旋钮旋至“自动”，Y 轴反向移动50MM ，读取此时指针指向的 标尺位置B 。
9. 按“停止”按钮，接触器KM3的主触头断开，驱动器断电 。
图 1-2-17 交流伺服电机单轴定位控制实验接线图四、实验说明及注意事项1．直流24V电压的极性不能接反，否则要损坏行程开关和交流伺服驱动器；2．前、后极限开关和原位开关有正负极性，一定要将黑色接线柱一端接电源负，而另一端接交流伺服信号端和PLC的输入端。