四相步进电机原理图及程序
4-四相五线减速步进电机28BYJ-48原理、仿真及演示程序(使用ULN2003A驱动)
减速步进电机28BYJ-48的原理如下图：中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。
当定子的一个绕组通电时，将产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的方向和转子磁场方向不在同一条直线上，那么定子和转子的磁场将产生一个扭力将定子扭转。
依次改变绕组的磁场，就可以使步进电机正转或反转(比如通电次序为A->B->C->D正转，反之则反转)。
而改变磁场切换的时间间隔，就可以控制步进电机的速度了，这就是步进电机的驱动原理。
由于步进电机的驱动电流较大，单片机不能直接驱动，一般都是使用ULN2003达林顿阵列驱动，当然，使用下拉电阻或三极管也是可以驱动的，只不过效果不是那么好，产生的扭力比较小。
参考：减速步进电机28BYJ-48最简单的驱动方法28BYJ-48的内部结构请见这里下面是一个步进电机的演示程序：#include <reg52.h>sbit key=P2^0; //按键控制步进电机的方向unsigned char speed=5; //步进电机的转速//八拍方式驱动，顺序为A AB B BC C CD D DAunsigned char codeclockWise[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x0d};void delay(unsigned char z){unsigned char x,y;for(x=0;x<z;x++)for(y=0;y<110;y++);}void main(){unsigned char i;while(1){for(i=0;i<8;i++){if(key) //按键未按下，正转{P0=clockWise[i];delay(speed);}else //按键按下，反转{P0=clockWise[8-i];delay(speed);}}}}Proteus仿真图及Keil源文件下载：/filebox/down/fc/79bf41133cc59eaf2ca9531a5382557 b/835705302/blog/item/7d9eb519397d7e1d34fa4148.html。
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理四相步进电机是一种常见的电机类型，它通过控制电流的方向和大小来实现精确的步进运动。
在本文中，我们将深入探讨四相步进电机的工作原理，以及它是如何实现精确的步进运动的。
1. 基本原理。
四相步进电机由四个电磁线圈组成，每个线圈都与电机的一个固定位置相对应。
通过改变这些线圈的电流方向和大小，可以控制电机的转动。
通常情况下，四相步进电机会采用双极或四极设计，这意味着每个线圈都有两个状态，通电和断电。
通过改变线圈的通断状态，可以实现电机的步进运动。
2. 步进控制。
四相步进电机的步进控制是通过改变线圈的通断状态来实现的。
通常情况下，电机会按照固定的步距进行旋转，每一步的大小由线圈的设计和控制电流的大小决定。
通过改变线圈的通断状态和电流的大小，可以实现不同步距的步进运动，从而实现精确的位置控制。
3. 驱动方式。
四相步进电机的驱动方式通常有两种，全步进和半步进。
全步进是指每次只激活一个线圈，电机按照固定的步距进行旋转。
而半步进则是在全步进的基础上，每次激活两个相邻的线圈，从而实现更精细的步进运动。
通过这两种驱动方式的组合，可以实现更加精确的位置控制。
4. 控制电路。
为了实现对四相步进电机的精确控制，通常需要使用特定的控制电路。
这些控制电路可以根据输入的控制信号来改变线圈的通断状态和电流大小，从而实现精确的步进运动。
常见的控制电路包括脉冲控制器和驱动器，它们可以根据输入的脉冲信号来控制电机的旋转方向和步距。
5. 应用领域。
四相步进电机由于其精确的位置控制和简单的结构，被广泛应用于各种领域。
例如，它常用于打印机、数控机床、3D打印机和机器人等设备中，用于实现精确的位置控制和运动控制。
此外，四相步进电机还常用于需要精确控制的仪器和设备中，如医疗设备和实验仪器等。
总结。
四相步进电机是一种常见的电机类型，它通过改变线圈的通断状态和电流大小来实现精确的步进运动。
通过控制电机的驱动方式和控制电路，可以实现更加精确的位置控制和运动控制。
四相步进电机原理图及程序
四相步进电机原理图本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理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：a. 单四拍b. 双四拍 c八拍图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步进电机驱动器系统电路原理如图3：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74LS14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。
步进电机驱动电路
步进电机驱动电路[单机片]1. 步进电机的工作原理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74LS14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。
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理：
四相步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电机。
它由电机本体、传感器和控制电路组成。
电机本体由一定数量的线圈组成，一般为两个、四个或八个线圈。
这些线圈被称为相，每个相都可以产生磁场。
在正常工作时，只有一个相处于激励状态。
传感器用于检测电机转动的位置和速度。
常用的传感器包括霍尔传感器和光电传感器。
控制电路接收来自外部的电脉冲信号，并根据这些信号来控制相的激励。
控制电路的任务是根据输入的脉冲信号，以正确的顺序依次激励每个相。
控制电路通常由微控制器或专用电路实现。
四相步进电机的工作原理是在每个相上依次通以电流，使得每个相产生磁场。
脉冲信号的频率和顺序确定了电机的转速和转动方向。
当控制电路将脉冲信号传递到下一个相时，磁场将跟随变化，导致电机转动一个固定的步距。
四相步进电机通常是开环控制的，也就是说，电机本身没有反馈机制来检测实际位置。
因此，在某些情况下，由于惯性或外部负载的影响，电机可能会错过脉冲信号或无法准确停止。
总之，四相步进电机通过依次激励每个相来实现转动。
通过控制脉冲信号的频率和顺序，可以实现不同的转速和转动方向。
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作，荣获一等奖。
电路采用74373锁存，74LS244和ULN2003作电压和电流驱动，单片机（Atc52）作脉冲序列信号发生器。
程序设计基于中断服务和总线分时利用方式，实时更新各个电机的速度、方向。
整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。
本文主要介绍一下这个机器人的四相五线制步进电机驱动电路及程序设计.1、步进电机简介步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。
本文以四相制为例介绍其内部结构。
图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。
2、四相五线制步进电机的驱动电路电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。
我们利用了单片机的I/O端口，通过74373锁存，由74LS244驱动，ULN2003对信号进行放大。
8个电机共用4bit I/O端口作为数据总线，向电机传送步进脉冲。
每个电机分配1bit的I/O端口用作74373锁存信号，锁存步进电机四相脉冲，经ULN2003放大到12V驱动电机运转。
电路原理图（部分）如图2所示。
（1）Intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器，可寻址64K字节，共有32个可编程双向I/O口，分别称为P0～P3。
该系列单片机上集成8K的ROM，128字节RAM可供使用。
（2）74LS244为三态控制芯片，目的是使单片机足以驱动ULN2003。
ULN2003是常用的达林顿管阵列，工作电压是12V，可以提供足够的电流以驱动步进电机。
关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。
（3）74373是电平控制锁存器，它可使多个步进电机共用一组数据总线。
我们用P1.0～P1.7作为8个电机的锁存信号输出端，见表1。
这是一种基于总线分时复用的方式，以动态扫描的方式来发送控制信号，这和高级操作系统里的多任务进程调度的思想一致。
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理
四相步进电机是一种采用四个独立线圈驱动的电机，其工作原理是通过依次给每个线圈施加电流，来使得电机轮换地进行一步一步的旋转。
在电机内部，有四个线圈，分别被标记为A、B、C和D。
当
在线圈A中通入电流时，会在A线圈周围产生一个磁场。
根
据右手定则，当电流通过线圈A时，会产生一个磁场方向，
使得电机的转子顺时针旋转90度。
接下来，当在线圈B中通入电流时，会在B线圈周围产生一
个磁场。
由于磁场与转子的磁场相互作用，转子会继续顺时针旋转90度。
然后，当在线圈C中通入电流时，会在C线圈周围产生一个
磁场。
同样地，转子会继续顺时针旋转90度。
最后，当在线圈D中通入电流时，会在D线圈周围产生一个
磁场。
此时，转子已经完成一次完整的旋转。
通过依次按照A、B、C和D的顺序通入电流，并且控制电流
的大小，就可以实现精确控制步进电机的旋转角度和速度。
需要注意的是，四相步进电机的驱动方式和控制方法多种多样，可以通过改变电流的方向和大小来控制电机的运动。
同时，通过适当的脉冲信号控制，可以实现步进电机的准确位置控制，适用于许多自动控制系统和精密仪器。
4-四相五线减速步进电机28BYJ-48原理、仿真及演示程序(使用ULN2003A驱动)
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）。
可以通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时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。
减速步进电机28BYJ-48的原理如下图：中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。
当定子的一个绕组通电时，将产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的方向和转子磁场方向不在同一条直线上，那么定子和转子的磁场将产生一个扭力将定子扭转。
依次改变绕组的磁场，就可以使步进电机正转或反转(比如通电次序为A->B->C->D正转，反之则反转)。
而改变磁场切换的时间间隔，就可以控制步进电机的速度了，这就是步进电机的驱动原理。
由于步进电机的驱动电流较大，单片机不能直接驱动，一般都是使用ULN2003达林顿阵列驱动，当然，使用下拉电阻或三极管也是可以驱动的，只不过效果不是那么好，产生的扭力比较小。
参考：减速步进电机28BYJ-48最简单的驱动方法28BYJ-48的内部结构请见这里下面是一个步进电机的演示程序：#include <reg52.h>sbit key=P2^0; //按键控制步进电机的方向unsigned char speed=5; //步进电机的转速//八拍方式驱动，顺序为A AB B BC C CD D DAunsigned char codeclockWise[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x0d};void delay(unsigned char z){unsigned char x,y;for(x=0;x<z;x++)for(y=0;y<110;y++);}void main(){unsigned char i;while(1){for(i=0;i<8;i++){if(key) //按键未按下，正转{P0=clockWise[i];delay(speed);}else //按键按下，反转{P0=clockWise[8-i];delay(speed);}}}}。
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理
步进电机是一种利用旋转磁场原理来实现步进位置控制的电机，其特性比较明显，它可以定位精准，运行可靠，结构简单，它主要用于精密的非常快速的位置控制和启动应用，有四相步进电机、两相步进电机和五相步进电机等几种类型。
其中，四相步进电机具有比其他步进电机更加鲁棒的性能，但也更加复杂。
四相步进电机的工作原理主要基于旋转磁场的原理，它有两个主要结构：旋转磁场和磁铁。
磁场是由外部控制电路和控制电路供电来实现的，外部控制电路分为直流、正弦或方波等，控制电源由电池、变压器、桥式整流电源等实现。
它们两个之间的物理相互作用可以实现旋转磁场。
磁铁是该电机的结构部分，它由极化铁芯和转子铁芯组成，可以在旋转磁场的作用下产生强烈的定向磁力，从而实现步进的位置控制。
四相步进电机的具体运行方式是，当控制电路和控制电源激活时，旋转磁场就会产生，随后磁铁会随着磁场的旋转而实现一定的位置偏移，这就是它的步进位置控制。
而整个运行过程是按照一定的频率，以及一定的排序来控制位置偏移。
换句话来说，就是首先激活一个相位，然后随着电源和控制电路的供电，每个相位依次旋转，这样就可以实现步进的位置控制。
四相步进电机的总的优点主要体现在几个方面，首先，具有较高的功率密度，也就是所提供的功率比其它电机更加高级；其次，具有良好的功率效率，也就是所提供的功率较功率消耗更加高效；最后，
具有较高的精度，也就是位置控制方面比其它电机更加精准。
总之，四相步进电机是一种非常先进的电机，它凭借着旋转磁场原理实现步进位置控制，具备了高功率密度，良好的功率效率和高精度等优点，在非常快的位置控制和启动应用中，发挥着非常重要的作用。
步进电机驱动电路.(DOC)
步进电机驱动电路[单机片]1. 步进电机的工作原理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74LS14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。
步进电机原理
步进电机结构和工作原理步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。
步进电机的最大特点是其“数字性”，对于微电脑发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度（简称一步），如下图所示。
如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。
同时您可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。
由于步进电机工作原理易学易用，成本低（相对于伺服）、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用.本文将向用户简述步进电机的基本结构和工作原理，举例说明步进电机驱动器的工作原理，直线步进电机的结构和工作原理。
步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。
结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。
永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。
其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。
混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。
其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。
按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。
最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占 97% 以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。
该种电机的基本步矩角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步矩角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步矩角可细分达256倍（0.007°）。
由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。
四相步进电机工作原理
四相步进电机工作原理
四相步进电机是一种常见的电机类型，它具有许多独特的工作原理和特点。
在
本文中，我们将深入探讨四相步进电机的工作原理，以帮助读者更好地理解这种电机的工作方式。
首先，让我们来了解一下四相步进电机的结构。
四相步进电机由定子和转子两
部分组成。
定子上有四组线圈，每组线圈都被称为一个相，因此称为四相步进电机。
转子上有多个磁极，通常是永磁体，这些磁极会与定子上的线圈产生磁耦合。
四相步进电机的工作原理基于磁场的相互作用。
当定子上的线圈通电时，会产
生一个磁场，这个磁场会与转子上的磁极相互作用，从而使转子产生转动。
通过依次通电不同的线圈，可以实现转子的精确控制和定位。
在实际应用中，控制四相步进电机的转动通常使用驱动器来完成。
驱动器会根
据输入的控制信号来依次通电不同的线圈，从而控制电机的转动角度和速度。
这种控制方式使得四相步进电机在许多自动化系统中得到广泛应用，例如打印机、数控机床、机器人等领域。
此外，四相步进电机还具有一些特点，例如步进角度固定、转矩与电流成正比、无需反馈控制等。
这些特点使得它在一些对精确控制要求较高的场合中表现出色。
总的来说，四相步进电机是一种结构简单、控制方便、精度高的电机类型。
通
过深入理解其工作原理，我们可以更好地应用它在各种自动化系统中，为人们的生产生活提供便利。
希望本文对读者对四相步进电机的工作原理有所帮助。
四相八拍步进电机调速
摘要步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。
在本设计方案中采用单片机内部的定时器改变脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。
关键词：步进电机，单片机，调速系统AbstractStep-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of location Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency Come to control the speed regulation ,Frequency adopt the internal timer of realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates being in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key Words: Step-by-step electric motor , monolithic machine , speed regulation system目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I ABSTRACT --------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第1章绪论 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1步进电机的概述-------------------------------------------------------------------------------------- 11．1．1 步进电机的特点----------------------------------------------------------------------------- 11.1.2 步进电机的工作原理简述-------------------------------------------------------------------- 11.1.3 步进电机的基本参数-------------------------------------------------------------------------- 11.1.4 步进电机调速原理简述----------------------------------------------------------------------- 2 1.2四相八拍步进电机---------------------------------------------------------------------------------- 21.2.1四相步进电机工作原理 ----------------------------------------------------------------------- 21.2.2 八拍得工作方式 -------------------------------------------------------------------------------- 4 1.3单片机概述 -------------------------------------------------------------------------------------------- 41.3.1 单片机原理简述 -------------------------------------------------------------------------------- 41.3.2 8031单片机 ------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.4总体方案设计 ----------------------------------------------------------------------------------------- 61.4.1 系统的组成 -------------------------------------------------------------------------------------- 61.4.2 系统的工作原理 -------------------------------------------------------------------------------- 6 第2章硬件设计----------------------------------------------------------------------------------------- 72.1A/D转换器选择-------------------------------------------------------------------------------------- 72.1.1 MC14433A/D转换器简介 ---------------------------------------------------------------------- 72.1.2 MC14433各类引脚的功能--------------------------------------------------------------------- 7 2．2外部程序存储器的扩展 --------------------------------------------------------------------------- 8 2.3片外数据存储器的扩展----------------------------------------------------------------------------- 9 2.4脉冲分配器的选择 --------------------------------------------------------------------------------- 10 2.5键盘与显示选择------------------------------------------------------------------------------------ 12 2.6六反向器的设计------------------------------------------------------------------------------------ 13 2.7逻辑电路---------------------------------------------------------------------------------------------- 142.7.1地址锁存器的设计---------------------------------------------------------------------------- 142.7.2地址译码器的选择---------------------------------------------------------------------------- 142.8报警电路设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 15 2.9掉电保护电路设计 --------------------------------------------------------------------------------- 16 2.10光电隔离 -------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.11光电传感器----------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.12步进电机的加减速控制 ------------------------------------------------------------------------- 18 第3章系统软件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 203.1显示子程序的设计-------------------------------------------------------------------------------- 20 3.2键盘子程序的设计--------------------------------------------------------------------------------- 22 3.3正反转程序流程图--------------------------------------------------------------------------------- 253.3.1 正反转程序流程图--------------------------------------------------------------------------- 253.3.2 转速快慢程序流程图 ---------------------------------------------------------------------- 28 3.4定时中断流程图------------------------------------------------------------------------------------ 30 3.5语音报警系统-------------------------------------------------------------------------------------- 33 3.6A/D转换器中断程序------------------------------------------------------------------------------- 35 3.7主程序设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 37 第4章结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 40 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 致谢----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42第1章绪论1.1 步进电机的概述1.1.1 步进电机的特点1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
步进电机的工作原理
1. 步进电机的工作原理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：a. 单四拍b. 双四拍c八拍51单片机驱动步进电机的方法。
驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。
采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。
ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。
1.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。
四相步进电机原理图及程序
四相步进电机原理图本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理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：a. 单四拍b. 双四拍c八拍图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步进电机驱动器系统电路原理如图3：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74LS14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。
4-四相五线减速步进电机28BYJ-48原理、仿真及演示程序(使用ULN2019A驱动)共3页文档
减速步进电机28BYJ-48的原理如下图：中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。
当定子的一个绕组通电时，将产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的方向和转子磁场方向不在同一条直线上，那么定子和转子的磁场将产生一个扭力将定子扭转。
依次改变绕组的磁场，就可以使步进电机正转或反转(比如通电次序为A->B->C->D正转，反之则反转)。
而改变磁场切换的时间间隔，就可以控制步进电机的速度了，这就是步进电机的驱动原理。
由于步进电机的驱动电流较大，单片机不能直接驱动，一般都是使用ULN2003达林顿阵列驱动，当然，使用下拉电阻或三极管也是可以驱动的，只不过效果不是那么好，产生的扭力比较小。
参考：减速步进电机28BYJ-48最简单的驱动方法28BYJ-48的内部结构请见这里下面是一个步进电机的演示程序：#include <reg52.h>sbit key=P2^0; //按键控制步进电机的方向unsigned char speed=5; //步进电机的转速//八拍方式驱动，顺序为A AB B BC C CD D DAunsigned char codeclockWise[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x0d};void delay(unsigned char z){unsigned char x,y;for(x=0;x<z;x++)for(y=0;y<110;y++);}void main(){unsigned char i;while(1){for(i=0;i<8;i++){if(key) //按键未按下，正转{P0=clockWise[i];delay(speed);}else //按键按下，反转{P0=clockWise[8-i];delay(speed);}}}}Proteus仿真图及Keil源文件下载：http://brsbox/filebox/down/fc/79bf41133cc59eaf2ca9531a5382557b 演示动画网站：http://hi.baidu/835705302/blog/item/7d9eb519397d7e1d34fa4148.ht ml希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。
4相步进电机工作原理
4相步进电机工作原理
四相步进电机是一种电动机，它通过逐步控制电流和磁场来实现旋转运动。
其工作原理如下：
1. 磁极排列：四相步进电机通常由两组磁极（一个是永磁铁，一个是线圈）组成，每个磁极分别均匀地分布在电机的转子和定子上。
2. 磁场切换：通过改变线圈中的电流方向，可以控制磁场的切换。
四相步进电机使用的是四个线圈，每个线圈与一个磁极相对应。
当电流通过线圈时，会产生一个磁场，根据电流方向的不同，磁场的极性也会不同。
3. 旋转步长：通过控制线圈电流的顺序和方向变化，可以使电机的转子逐步旋转。
四相步进电机通常采用全步进和半步进两种步长控制方式。
全步进时，每次只改变一个线圈的电流方向，使电机旋转一个小角度。
半步进时，每次改变两个线圈的电流方向，使电机旋转一个更小的角度。
4. 控制信号：为了控制四相步进电机的旋转，需要提供适当的控制信号。
通常使用微处理器或专用的步进电机驱动器来生成这些信号。
这些信号一般是由电脉冲组成，通过调整脉冲的频率和顺序，可以实现电机的不同运动模式和速度。
总的来说，四相步进电机的工作原理是通过改变线圈电流的方向和顺序，来控制磁场的切换，进而实现电机的旋转运动。
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四相步进电机原理图
本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理
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：
a. 单四拍
b. 双四拍 c八拍
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
步进电机驱动器系统电路原理如图3：
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74LS14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。
3.软件设计
该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。
图4 方式1程序框图
方式1源程序：
MOV 20H,#00H ;20H单元置初值，电机正转位置指针
MOV 21H,#00H ;21H单元置初值，电机反转位置指针
MOV P1,#0C0H ;P1口置初值，防止电机上电短路
MOV TMOD,#60H ;T1计数器置初值,开中断MOV TL1,#0FFH
MOV TH1,#0FFH
SETB ET1
SETB EA
SETB TR1
SJMP $
;***********计数器1中断程序************ IT1P: JB P3.7,FAN ;电机正、反转指针
;*************电机正转***************** JB 00H,LOOP0
JB 01H,LOOP1
JB 02H,LOOP2
JB 03H,LOOP3
JB 04H,LOOP4
JB 05H,LOOP5
JB 06H,LOOP6
JB 07H,LOOP7
LOOP0: MOV P1,#0D0H MOV 20H,#02H
MOV 21H,#40H
AJMP QUIT
LOOP1: MOV P1,#090H MOV 20H,#04H
MOV 21H,#20H
AJMP QUIT
LOOP2: MOV P1,#0B0H MOV 20H,#08H
MOV 21H,#10H
AJMP QUIT
LOOP3: MOV P1,#030H MOV 20H,#10H
MOV 21H,#08H
AJMP QUIT
LOOP4: MOV P1,#070H MOV 20H,#20H
MOV 21H,#04H
AJMP QUIT
LOOP5: MOV P1,#060H MOV 20H,#40H
MOV 21H,#02H
AJMP QUIT
LOOP6: MOV P1,#0E0H MOV 20H,#80H
MOV 21H,#01H
AJMP QUIT
LOOP7: MOV P1,#0C0H
MOV ; 20H,#01H
MOV 21H,#80H
AJMP QUIT
;***************电机反转***************** FAN: JB 08H,LOOQ0
JB 09H,LOOQ1
JB 0AH,LOOQ2
JB 0BH,LOOQ3
JB 0CH,LOOQ4
JB 0DH,LOOQ5
JB 0EH,LOOQ6
JB 0FH,LOOQ7
LOOQ0: MOV P1,#0A0H
MOV 21H,#02H
MOV 20H,#40H
AJMP QUIT
LOOQ1: MOV P1,#0E0H MOV 21H,#04H
MOV 20H,#20H
AJMP QUIT
LOOQ2: MOV P1,#0C0H MOV 21H,#08H
MOV 20H,#10H
AJMP QUIT
LOOQ3: MOV P1,#0D0H MOV 21H,#10H
MOV 20H,#08H
AJMP QUIT
LOOQ4: MOV P1,#050H MOV 21H,#20H
MOV 20H,#04H
AJMP QUIT
LOOQ5: MOV P1,#070H MOV 21H,#40H
MOV 20H,#02H
AJMP QUIT
LOOQ6: MOV P1,#030H MOV 21H,#80H
MOV 20H,#01H
AJMP QUIT
LOOQ7: MOV P1,#0B0H MOV 21H,#01H
MOV 20H,#80H
QUIT: RETI
END
4.结论
该驱动器经实验验证能驱动0.5N.m的步进电机。
将驱动部分的电阻、电容及续流二极管的有关参数加以调整，可驱动1.2N.m的步进电机。
该驱动器电路简单可靠，结构紧凑，对于I/O口线与单片机资源紧张的系统来说特别适用。