步进电机硬件电路的设计

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大学毕业设计 C51程序控制步进电机

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。

步进电机驱动电路设计

步进电机驱动电路设计

步进电机驱动电路设iti耍隧着数字化技术发展,数字控制技术得對了广泛而深入的应用。

步进电机是一种将数字信号直接转换成轴位務或线位務的控制腿动元件,具有快速起动和停止的特点。

S 为步进电动机组成的控翎系统结构简单,价招低廉,性能上能满足工业腔制的基本要求, 所以广泛地应用于手工业自动控翎、数控机床、组合机床、机器人、il算机外围设备、照相机,投影仪、像机、大型望远镜、卫星天线定位系貌、医疗器件以员各种可腔机MIR等等。

直流电机广泛应用于it算机外围设备(如硬盘、軟盘和光盘存棒器)、家电产品、医疗器械和电动车上,无刷直流电机的转子部普遍使用永龜林料组成的磁鋼, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。

在电工设备中的应用,除了直浦电磁铁(直济继电器、直滾接触器等)外,最重要的就是应用在直济废转电机中。

在发电厂里,同步发电Hl的助脱机、蓄电池的充电HI 等,都是直流发电Hl;錯炉给粉机的原动机是直流电动机。

此外,在许多工业部门,例如大塑轧鋼设备、大型精密机床、矿井卷畅机、市电车、电缆设备要求严怡线速度一致的地方等,通常都果用直流电动机作为原动机来isaji作机械的。

直逍发电机通常是作为直流电源,向负裁输岀电能;a 潦电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作,向负我输出机械能。

在控初系坑中, 直潦电机还有其它的用迩,例如测速电机、何服电机等。

他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。

介鉛了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控初控制模块,通11 AT89S52单片机及脉冲分配器(R林逻辑转换器)L298完成步进电机和宜流电机各种运行方式的控制。

实现步进电机的正反转速18控制并且显示数振。

整个系筑果用模快化设计,结枸简单、可靠,通il按建控制,操作方便,节省成本。

关鍵词:步进电机,单片机控制,AT89S52, L297, L2981步进电动机11.1步进电机简介11.2步进电机分类22步进电机工作原理32. 1步进电HI结构32. 2步进电机的旋转方武3 3设计原理53.1硕件电路组成53.2步进电机控制电路53.2.1廿数器工作模成63.2.2定时器工作模式6 4步进电机驱朋电路设it 74.1驱动芯片L29774.2驱动芯片L29884.3權盘电路94.4显示电路105步进电机控制程序11 总给14致15参考文151步进电动机1.1步进电机简介步进电动#1是一种稱电脉冲信号转換成角位務或线位務的精密执行元件,由于步进电机具有控制方便、体枳小等特点,所以在数控系统!自动生产线!自动灿表!绘图机和计算机外围设备中需到广泛应用。

步进电机驱动电路的设计

步进电机驱动电路的设计

U’o确定参考电位 o UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 小于各自的参考电 压时,Uo=1, 压时,Uo=1,放电 管截止; 管截止; UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 大于各自的参考电 压时,Uo=0, 压时,Uo=0,放电 管导通; 管导通;
V CC
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T
脉冲周期T: 脉冲周期 :在周期性重复的脉冲系列 两个相邻脉冲间的间隔时间。 中,两个相邻脉冲间的间隔时间。 脉冲频率f: 脉冲频率 :单位时间内脉冲重复的次数 f=1/T。 。 占空比D:脉冲宽度与脉冲周期的比值 占空比 : D=tw/T。 。
如何获得脉冲信号? 如何获得脉冲信号?
利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号; 利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号;
典型的步进电机控制系统的组成
时钟电路
步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲 步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲, 把输入的脉冲转换成环型脉冲, 以控制步进电动机, 以控制步进电动机,并能进行正反转控制 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 冲放大, 冲放大,以驱动步进电动机转动
L297接线图与控制时序 L297接线图与控制时序
L298内部结构原理图 L298内部结构原理图
L298是一 是一 种双全桥驱动电 路,可用来驱动 各种小型直流电 机、两相双极步 进电机和四相单 极步进电机。 极步进电机。
L297和L298构成的步进电机控制系统 L297和L298构成的步进电机控制系统
0.9U m 0.1U m
tr
tf
上升时间t 脉冲上升沿从 脉冲上升沿从0.1Um上升到 上升到0.9Um所需的 上升时间 r:脉冲上升沿从 上升到 所需的 时间。 时间。 下降时间t 脉冲下降沿从 脉冲下降沿从0.9Um下降到 下降到0.1Um所需的 下降时间 f:脉冲下降沿从 下降到 所需的 时间。 时间。

基于单片机的步进电机控制电路设计

基于单片机的步进电机控制电路设计

基于单片机的步进电机控制电路设计
步进电机是一种应用广泛的电机,它的控制方式是通过逐步改变电流来驱动电机转动。

基于单片机的步进电机控制电路设计可以使步进电机的控制更加精确、方便和自动化。

下面将介绍一下如何设计一台基于单片机的步进电机控制电路。

首先,我们需要选择合适的单片机。

对于步进电机控制,需要一个I/O口数目足够的单片机,并且要求计算速度快、性能稳定。

常用的单片机有AT89C51、AVR、PIC、STM32等,其
中STM32拥有强大的计算能力和外设支持,非常适合用于步
进电机控制电路的设计。

接下来,我们需要考虑步进电机的驱动方式。

步进电机可以采用全步进或半步进两种方式驱动。

全步进控制方式会让电机一步步转动,步距为180度,转速慢但精确度高,而半步进控制方式可以让电机先半步,再进入全步进控制,提高了转速同时又保持了较高的精度。

最后,我们需要设计电路连接和代码编写。

在电路连接方面,需要将单片机输出引脚和驱动芯片的控制引脚相连,同时将驱动芯片输出端和电机的相应引脚相连。

在代码编写方面,需要根据所选单片机的指令集来编写步进电机控制引脚输出的程序,实现步进电机转速和方向的控制。

综上所述,基于单片机的步进电机控制电路设计需要选取合适的单片机,选择合适的步进电机驱动方式,并根据电路连接和
代码编写来实现电机的精确控制。

这样设计出的步进电机控制电路可以应用于各种机械设备控制,使之更加智能化和自动化。

三相步进电机驱动电路设计

三相步进电机驱动电路设计

三相步进电机驱动电路设计一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电动机,具有结构简单、定位精度高、起动停止快的特点,被广泛应用于数控机床、机器人、自动化设备等领域。

本文将介绍三相步进电机驱动电路的设计。

二、驱动原理三相步进电机的驱动原理基于磁场交替作用的原理,通过控制电流的改变,使电机在不同的磁场中转动。

它分为两种驱动方式:全、半步进驱动。

全步进驱动方式中,步进电机每接收一个脉冲信号就转动一个步距,而在半步进驱动方式中,步进电机每接收一个脉冲信号就转动半个步距。

本文以全步进驱动为例进行设计。

三、电路设计1.电源电路:步进电机驱动电路需要一个稳定的直流电源,通常使用电容滤波器和稳压电路来提供稳定的电压输出,保证电机正常工作。

2.脉冲发生及控制电路:脉冲发生电路产生脉冲信号,用于控制步进电机的转动。

常用的发生电路有震荡电路和微处理器控制电路。

本文以震荡电路为例,通过计算电容充放电时间确定震荡频率。

3.驱动电路:驱动电路是步进电机的核心,它将脉冲信号转换为电流控制信号,控制步进电机的转动。

常用的驱动方式有双H桥驱动和高低电平驱动。

本文以双H桥驱动为例进行设计。

4.电流检测和反馈电路:为了控制步进电机的转速和转矩,需要对电机的电流进行检测和反馈。

常用的检测电路有电阻检测和霍尔效应检测。

通过检测电流大小,可以调节驱动电流,以达到控制步进电机的效果。

5.保护电路:为了保护步进电机和驱动电路的安全,需要设计相应的保护电路。

常见的保护电路有过流保护电路、过热保护电路和短路保护电路等。

四、总结本文介绍了三相步进电机驱动电路的设计。

通过合理设计电路,可以实现对步进电机的控制和保护,提高步进电机的运行效果和寿命。

未来,可以进一步研究和改进三相步进电机驱动电路的设计,以满足更高精度、更高速度的步进电机应用需求。

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。

单片机课程设计-正反转可控的步进电机

单片机课程设计-正反转可控的步进电机

正反转可控的步进电机1 引言本课程设计目的是为了进一步掌握单片机系统,加强对系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。

本系统用51单片机和ULN2003A电机驱动芯片并加入控制按钮来实现步进电机的正、反转控制。

2 设计方案及原理步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。

作为控制执行部件,广泛应用于自动控制和精密仪器等领域。

例如在仪器仪表、机床设备以及计算机的外围设备中(如打印机和绘图仪),常有对精确的、可控制的回转源的需要。

在这种情况下,使用步进电机最为理想。

2.1 步进电机控制步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60°,线圈绕过相对的两个磁极构成一相。

此外各磁极上还有5个分布均匀的锯形小齿。

电机转子上没有绕组。

当某相绕组通电时,响应的两个磁极就分别形成N-S极,产生磁场,并与转子形成磁路。

如果这是定子的小齿与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,使转子齿与定子齿对齐,从而使步进电机向前“走”一步。

如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制电机的转动,从而进行了数字到角度的转换。

转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转动的速度与脉冲频率成正比,而转动方向则与脉冲的顺序有关。

2.2 步进电机驱动方式步进电机常用的驱动方式是全电压驱动,即在电机移步与锁步时都加载额定电压。

为防止电机过流及改善驱动特性需加限流电阻。

由于步进电机锁步时,限流电阻要消耗掉大量的功率。

因此,限流电阻要有较大功率容量,并且开关管也要有较高的负载能力。

步进电机也可以使用软件方法,即使用单片机实现,这样不但简化了电路,同时降低了成本。

使用单片机以软件方式驱动步进电机,不但可以通过编程方法在一定范围之内自由的设定步进电机的转速,往返转动的角度以及转动次数等;还可以方便灵活的控制步进电机的运行状态,以满足不同用户的需求。

因此常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。

基于51单片机的步进电机控制系统设计

基于51单片机的步进电机控制系统设计

基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机,具有定角度、定位置、高精度等特点,在许多领域得到广泛应用,如机械装置、仪器设备、医疗设备等。

本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统,主要包括硬件设计和软件设计两部分。

一、硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。

1.51单片机选择由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制,所以需要一个性能较高的单片机。

本设计选择51单片机作为主控芯片,因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。

2.外部电源步进电机需要较高的电流供给,因此外部电源选择稳定的直流电源,能够提供足够的电流供电。

电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。

3.步进电机驱动模块步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分,它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号,控制步进电机准确转动。

常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。

4.其他辅助电路为了保证步进电机控制系统的稳定运行,还需要一些辅助电路,如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。

这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。

二、软件设计1.系统初始化系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。

根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。

2.步进电机驱动程序步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。

脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。

脉冲信号可以通过定时器产生,也可以通过外部中断产生。

3.运动控制算法步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。

开环控制简单,但无法保证运动的准确性和稳定性;闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成,从而实现精确的运动控制。

4.其他功能设计根据具体的应用需求,可以加入其他功能设计,如速度控制、位置控制、加速度控制等。

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计基于FPGA的步进电机细分控制电路设计引言:步进电机作为一种常用的执行机构,广泛应用于各种自动控制系统中。

然而,由于步进电机的转子结构特殊,一般只能按初始化的角度进行转动。

为了满足精确定位和高速运动的需求,人们提出了细分控制的方法。

本文将介绍一个基于FPGA的步进电机细分控制电路设计,通过FPGA的高度可编程性和并行计算能力,实现步进电机的高精度控制。

一、步进电机工作原理及细分控制的意义步进电机是一种将电信号转化为旋转运动的执行机构。

它由定子和转子构成,每个转子包含多个绕组。

通过对绕组施加脉冲信号,可以使步进电机按预定的角度进行转动,实现位置和速度的控制。

然而,传统的步进电机只能按照一个固定的步距进行转动,无法满足某些应用对高精度定位和高速运动的要求。

因此,实现步进电机的细分控制变得非常重要。

细分控制的基本思想是在一个或多个步距之间再次进行分割,使电机能够达到更高的精度。

通过增加驱动电位的变化次数,可以将电机的步距细分为更小的角度,从而提高电机运动的分辨率和精度。

一个良好的细分控制电路可以使步进电机以更高的分辨率完成旋转,且精度可以满足更高的要求。

二、基于FPGA的步进电机细分控制电路设计FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种集成电路,具有可编程的逻辑单元和存储单元。

通过在内部编程,可以实现各种复杂的数字逻辑功能。

利用FPGA的高度可编程性和并行计算能力,可以设计出一个高效的步进电机细分控制电路。

1. 电机驱动电路设计:步进电机驱动电路是实现步进电机细分控制的关键。

常见的步进电机驱动器有常流方式和常压方式。

本文采用常流方式,因为它对电机的细分控制更加精确,且可以降低温升和功率损耗。

驱动电路中采用了双H桥作为电流放大器,使得电机可以双向运动。

同时,还使用了恒流源电路,提供恒定电流以保证电机的正常工作。

2. FPGA控制核心设计:FPGA通过其可编程逻辑单元实现控制算法和时序控制。

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. 引言步进电机是一种常见的电动机类型,具有定位准确、结构简单、控制方便等优点,在自动化控制领域得到广泛应用。

本文将介绍基于STM32单片机的步进电机控制系统设计与实现,包括硬件设计、软件开发和系统测试等内容。

2. 硬件设计2.1 步进电机原理步进电机是一种将输入脉冲信号转换为角位移的设备。

其工作原理是通过改变相邻两相之间的电流顺序来实现转子旋转。

常见的步进电机有两相、三相和五相等不同类型。

2.2 STM32单片机选择在本设计中,我们选择了STM32系列单片机作为控制器。

STM32具有丰富的外设资源和强大的计算能力,非常适合用于步进电机控制系统。

2.3 步进电机驱动模块设计为了实现对步进电机的精确控制,我们需要设计一个步进电机驱动模块。

该模块主要包括功率放大器、驱动芯片和保护电路等部分。

2.4 电源供应设计步进电机控制系统需要稳定可靠的电源供应。

我们设计了一个电源模块,用于为整个系统提供稳定的直流电源。

3. 软件开发3.1 开发环境搭建在软件开发过程中,我们需要搭建相应的开发环境。

首先安装Keil MDK集成开发环境,并选择适合的STM32单片机系列进行配置。

3.2 步进电机控制算法步进电机控制算法是实现步进电机精确控制的关键。

我们可以采用脉冲计数法、速度闭环控制等方法来实现对步进电机的位置和速度控制。

3.3 驱动程序编写根据硬件设计和步进电机控制算法,我们编写相应的驱动程序。

该程序主要负责将控制信号转换为驱动模块所需的脉冲信号,并通过GPIO口输出。

3.4 系统调试与优化在完成软件编写后,我们需要对系统进行调试和优化。

通过调试工具和示波器等设备,对系统进行性能测试和功能验证,以确保系统工作正常。

4. 系统测试与评估在完成硬件设计和软件开发后,我们需要对系统进行全面的测试和评估。

主要包括功能测试、性能测试和稳定性测试等内容。

4.1 功能测试功能测试主要验证系统是否按照预期工作。

步进电机控制接口实验

步进电机控制接口实验

实验一 步进电机控制接口实验一、实验目的通过步进电机控制实验,学习并行接口电路及其控制程序的设计原理与方法。

二、实验内容基本实验 控制四相步进电机以双八拍方式运行,自己设置按键来控制电机的启停。

三、实验要求利用MFID 实验平台和步进电机驱动模块板进行硬件连接,利用MF2KI 集成开发环境进行步进电机软件控制程序的设计、调试,直到使步进电机正常运行。

四、实验原理1.步进电机驱动模块板电路原理如图2.1.2所示。

模块板上包括接口的对象永磁式四相步进电机和驱动电路达林顿管TIP ,保护电路74LS373,相序指示灯以及开关SW 1和SW 2等。

2.步进电机接口设计原理与方法的详细阐述,参考计算机接口技术相关参考书。

图2.1.2 步进电机驱动模块电路原理框图五、实验步骤 步骤一:硬件连接跳线设置:模块电源L 区 JP8跳接。

单线连法如右图:F 区A 相B 相C 相D 相OE#74LS373开关P 区 PA0 PA2 PA4 PA6 PC4 PC0 PC1连接线按键开关T 区SW1 SW2排线接法如右图:步骤二:将平台的电源开关拔到“内”的位置上。

在配套集成环境下进行硬件检测,来达到初始化芯片的目的。

步骤三:(演示实验步骤)打开集成环境在“演示实验”菜单下点开“基本接口实验”。

在“基本接口实验”中的“并行接口实验”中选择“步进电机”实验进行演示。

步骤四:(学生实验步骤)打开集成环境在“文件”菜单下学生可以选择新建自己的C++/ASM文件或者集成环境自带的C++/ASM参考程序进行调试、运行。

步骤五:观看实验现象得出结论。

△步进电机接口控制流程图①△步进电机接口控制主程序:NAMA BUJINDIANJIDATA SEGMENTPSTA DB 05H,15H,14H,54H,50H,51H,41H,45H ;DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODEORG 100HBEGIN: MOV DX,303H ;初始化8255AMOV AL, 10000001B ;命令控制字OUT DX,AL ;送命令MOV AL,00001001B ;置PC4=1关闭74LS373OUT DX,ALL: MOV DX,302HIN AL,DXAND AL,00000010 ;查SW2按下?未按下,等待 JNZ L ;按下后继续执行MOV DX,303H ;置PC4=0,打开74LS37MOV AL,08HOUT DX,ALRELOAD: MOV SI,OFFSET PSTA ;设置相序表指针MOV CX,8 ;设8拍循环次数LOP: MOV DX,302HIN AL,DXAND AL,00000001 ;查SW1按下?未按下,等待 JZ QUIT ;已按下,退出MOV AL,[SI] ;未按下,送相序代码到PA口 MOV DX,300HOUT DX,ALMOV DI,0AFHMOV BX,0FFFFH ;延时DELAY: DEC BXJNZ DELAYDEC DIJNZ DELAYINC SI ;相序表指针+1DEC CX ;循环次数-1JNZ LOP ;未到8次,继续JMP RELOAD ;已到8次,重新赋值QUIT: MOV DX,303H ;置PC4=1,关闭74LS373MOV AL,09OUT DX,ALMOV AH,4CH ;程序退出,带返回码结束INT 21HCODE ENDSEND START七、心得体会上机实验操作是一个把理论用于实践的很好机会。

四相步进电机原理图及程序

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。

步进电机控制驱动电路设计

步进电机控制驱动电路设计

步进电机控制驱动电路设计一、任务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,它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。

但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

设计一个三相步进电机控制驱动电路。

二、要求1.基本要求1)时钟脉冲产生电路,能实现步进电机的正转、反转、手动(点动)和自动控制;2)用IC设计一个具有“自启动”功能的三相三拍环形分配器;3)能驱动三相步进电机的功放电路。

使用的是三相步进电机,工作相电压为12V2.发挥部分1)设计的环形分配器可实现“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择;2)完成步进电机供电电源电路设计;3)其它创新。

操作说明(与实际电路相对应):(从上到下依次)(从左到右)短路环: 1 2 3 4 开关:1 4 工作模式:断开接通断开接通0 0 三相单三拍正转断开接通断开接通0 1 三相单三拍反转断开接通断开接通0 0 三相六拍反转断开接通断开接通0 1 三相六拍正转接通断开接通断开0 0 三相双三拍正转接通断开接通断开0 1 三相双三拍反转注意:按键按下为0 向上为1如果在工作时有异常情况请按复位键调节变阻器2可以调节速度的大小摘要本设计采用自己设计的电源来给整个电路供电,用具有置位,清零功能的JK触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器,来对555定时器产生的脉冲进行分配,通过功率放大电路来对步进电机进行驱动,从而来完成题目中的要求。

并且产生的脉冲的频率可以控制,从而来控制步进电机的速度,环形分配器中具有复位的功能,在对于异常情况可以按复位键来重新工作。

本系统具有以下的特点:1.时钟脉冲产生电路,能实现步进电机的正转、反转、手动(点动)和自动控制;2.具有“自启动”的功能。

3.可以工作在“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择的状态下。

4.具有复位的功能。

(创新)5.具有速度可变的功能。

基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现

基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现

基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现步进电机控制系统是基于51单片机的一种控制系统,它主要用来控制步进电机的转动方向和转速等参数。

下面详细解释一下这个系统的设计和实现。

1. 系统硬件设计步进电机控制系统的硬件主要包括51单片机、驱动电路、步进电机和电源等部分。

其中,驱动电路是控制步进电机的关键,它通常采用L298N芯片或ULN2003芯片等常用的驱动模块。

在硬件设计方面,主要需要考虑以下几个方面:(1)步进电机的种类和规格,以便选择合适的驱动电路和电源。

(2)驱动电路的接线和参数设置,例如步进电机的相序、脉冲频率和电流大小等。

(3)电源的选取和参数设置,以满足系统的供电要求和安全性要求。

2. 系统软件设计步进电机控制系统的软件设计主要包括编写控制程序和调试程序。

其中,控制程序是用来实现步进电机的正转、反转、加速和减速等控制功能,而调试程序则用来检测系统的电路和程序的正确性和稳定性。

在软件设计方面,主要需要考虑以下几个方面:(1)确定控制程序的算法和流程,例如使用“循环控制法”或“PID控制法”等控制方法。

(2)选择编程语言和编译器,例如使用汇编语言或C语言等。

(3)编写具体的控制程序和调试程序,并进行测试和调试,以确保程序的正确性和稳定性。

3.系统实现步进电机控制系统的实现主要包括硬件组装和软件烧录两个部分。

在硬件组装方面,需要按照硬件设计图纸进行零部件的选取和电路的组装,同时进行电源和信号线的接入。

在软件烧录方面,需要使用专用的编程器将程序烧录到51单片机的芯片中,并进行相应的设置和校验。

总之,基于51单片机的步进电机控制系统是一个功能强大、应用广泛的控制系统,可以实现精密控制和自动化控制等多种应用,具有很高的实用价值和研究价值。

步进电机系统开发方案

步进电机系统开发方案

步进电机系统开发方案
步进电机是一种通过控制电流大小和方向来驱动转子旋转的电机,它具有定位精度高、控制简单、响应迅速等优点,因此在许多自动化控制系统中得到了广泛应用。

步进电机的系统开发方案主要包括硬件设计和软件编程两个方面。

首先是硬件设计方面,主要需要设计电机驱动电路、控制器和电源等。

1. 电机驱动电路:根据步进电机的特性,采用适当的驱动方式,如全步进驱动、半步进驱动或微步进驱动。

电机驱动电路可以选择使用集成驱动芯片,也可以使用离散元件组成的驱动电路。

2. 控制器:设计一个控制器来控制步进电机的运动,通常采用单片机作为控制器,通过读取传感器的反馈信号确定电机的位置,并根据预定的控制算法来驱动电机旋转。

3. 电源:选择合适的电源供应步进电机系统,电源的稳定性和功率大小需要满足电机系统的需求。

其次是软件编程方面,主要包括控制算法的设计和编程实现。

1. 控制算法设计:根据步进电机的运动特性和系统需求,设计合适的控制算法,确定电机应该如何旋转以达到预定位置。

2. 程序编写:使用编程语言编写程序,在控制器上实现控制算法。

程序需要读取传感器数据、控制驱动电路以及与外部设备进行通信。

最后是整体系统测试和调试。

进行系统集成后,需要进行综合测试,验证硬件和软件的功能正常,并且达到了预期的性能要求。

如果发现问题,需要进行调试和优化,直到系统能够稳定
可靠地运行。

在步进电机系统的开发过程中,需要充分考虑各个组件之间的配合和协作,选用合适的硬件和软件设计方案,并进行系统测试和调试,才能确保最终的步进电机系统性能优良、稳定可靠。

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步进电机硬件电路的设计1、单片机的选择本次设计以CPU选用89C5l作为步进电机的控制芯片.89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上.使用方便等优点,而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 1.1单片机的引脚功能: 1)VCC(40):电源+5V。

2)VSS(20):接地,也就是GND。

3)XTL1(19)和XTL2(18):振荡电路。

单片机是一种时序电路,必须有脉冲信号才能工作,在它的内部有一个时钟产生电路,有两种振荡方式,一种是内部振荡方式,只要接上两个电容和一个晶振即可;另一种是外部振荡方式,采用外部振荡方式时,需在XTL2上加外部时钟信号(详细的内容将在以后的课程中专门介绍)。

4)PSEN(29):片外ROM选通信号,低电平有效。

5)ALE/PROG(30):地址锁存信号输出端/EPROM 编程脉冲输入端。

6)RST/VPD(9):复位信号输入端/备用电源输入端。

7)EA/VPP(31):内/外部ROM选择端8)P0口(39-32):双向I/O口。

9.P1口(1-8):准双向通用I/0口。

9)P2口(21-28):准双向I/0口。

原理图如1所示:图1 AT89C51的引脚图 1.2 主要特性:与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命:1000写/擦循环数据保留时间:全静态工作:0Hz-24Hz三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路1) 振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

2) 芯片擦除:整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。

在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。

此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。

在闲置模式下,CPU停止工作。

但RAM定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。

2、步进电机的选择因本次设计的要求,步进电机的应选用三相三拍的步进电机,关于步进电机的具体说明如下;反应式步进电动机是利用凸极转子交轴磁阻与直轴磁阻之差所产生的反应转矩而转动的所以也称为磁阻式步进电动机现以一个最简单的三相反应式步进电动机为例说明其工作原理. 图2是一台三相反应式步进电动机的原理图定子铁芯为凸极式共有三对六个磁极每两个相对的磁极上绕有一相控制绕组转子用软磁性材料制成也是凸极结构只有四个齿齿宽等于定子的极靴宽下面通过几种基本的控制方式来说明其工作原理.图2 三相反应式步进电动机的原理图 2.1 三相单三拍通电方式当A 相控制绕组通电,其余两相均不通电,电机内建立以定子A 相极为轴线的磁场.由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点,使转子齿1, 3 的轴线与定子A 相极轴线对齐,如图4 (A)所示.若A 相控制绕组断电,B 相控制绕组通电时,转子在反应转矩的作用下,逆时针方向转过30,°使转子齿2,4 的轴线与定子B 相极轴线对齐,即转子走了一步,如图4(B)所示, 若再断开B相,使C相控制绕组通电,转子又转过30° 使转子齿1,3 的轴线与定子C相极轴线对齐,如图4(C)所示.如此按A-B–C-A 的顺序轮流通电,转子就会一步一步地按逆时针方向转动,其转速取决于各相控制绕组通电与断电的频率,旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序若按A-C-B-A 的顺序通电,则电机按顺时针反方向转动. 上述通电方式称为三相单三拍运行,”三相”是指三相步进电动机,”单”是指每次只有一相控制绕组通电,控制绕组每改变一次通电方式称为一拍,三拍是指经过三次改变通电方式为一个循环,我们称每一拍转子转过的角度为步距角.三相单三拍运行时的步距角为30度.其原理图如2所示:图2-1定转子展开图(A相绕组通电) 2.2 三相双三拍通电方式控制绕组的通电方式为AB-BC-CA-AB 或AB-CA-BC-AB 每拍同时有两相绕组通电三拍为一个循环,当A B 两相控制绕组同时通电时转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用,只有A 相极和B 相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡才是转子的平衡位置如2-2 B 所示,可见双三拍运行时的步距角仍是30°,但双三拍运行时每一拍总有一相绕组持续通电,例如由A B 两相通电变为B C 两相通电时,B 相保持持续通电状态C 相磁拉力图使转子逆时针方向转动,而B 相磁拉力却起有阻止转子继续向前转动的作用。

即起到一定的电磁阻尼作用所以电机工作比较平稳,而在三相单三拍运行时由于没有这种阻尼作用,所以转子达到新的平衡位置容易产生振荡稳定性不如双三拍运行方式。

三相双三拍运行方式AB相与BC相导通的结构如图2-2所示:(A)AB 相导通(B)BC 相导通图2-2 三相双三拍运行方式在分析步进电动机动态运行时,不仅要知道某一相控制绕组通电时的矩角特性,而且要知道整个运行过程中各相控制绕组通电状态下的矩角特性,即所谓矩角特性族以三相单三拍的通电方式为例,若将失调角θ的坐标轴统一取在A 相磁极的轴线上,显然A 相通电时矩角特性如图3中曲线A 所示稳定平衡点为O,点B 相通电时转子转过1/3 齿距相当于转过2π/3 电角度,它的稳4-3中曲线C, 这三条曲线就构成了三相单三拍通电方式时的矩角特性族总之矩角特性族中的每一条曲线依次错开一个用电角度表示的步矩角\* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT(1) 同理可得到三相单双六拍通电方式时的矩角特性族如图4与5 所示:图3三拍时的矩角特性族图4六拍时的矩角特性族步进电机的动态特性是指步进电动机在运行过程中的特性它直接影响系统工作的可靠性和系统的快速反应。

1)单步运行状态单步运行状态是指步进电动机在一相或多相控制绕组通电状态下仅改变一次通电状态时的运行方式. 2)动稳定区当A 相控制绕组通电时矩角特性如图中的曲线A 所示,若步进电动机为理想空载则转子处于稳定平衡点\* MERGEFORMAT 处,如果将A相通电改变为B相通电,那么矩角特性应向前移动一个步距角\* MERGEFORMAT 变为曲线B,\* MERGEFORMAT 点为新的稳定平衡点由于在改变通电状态的初瞬转子位置来不及改变还处于θ=0的位置,对应的电磁转矩却由O 突变为曲\* MERGEFORMAT 线B上的C 点,电机在该转矩的作用下转子向新的稳定平衡位置,移动直至到达\* MERGEFORMAT 点为止对应它的静稳定区为止,(-π+ \* MERGEFORMAT )<θ <(π+ \* MERGEFORMAT ),即改变通电状态的瞬间只要转子在这个区域内就能趋向新的稳定平衡位置,因此把后一个通电相的静稳定区称为前一个通电相的动稳定区,把初始稳定平衡点OA 与动稳定区的边界点A 之间的距离称为稳定裕度,拍数越多步距角越小,动稳定区就越接近静稳定区稳定裕度越大,运行的稳定性越好转子从原来的稳定平衡点到达新的稳定平衡点的时间越短,能够响应的频率也就越高.原理图如5所示:图5 稳定响应曲线3)最大负载能力步进电动机带恒定负载时负载转矩为\* MERGEFORMAT ,\* MERGEFORMAT 若A 相控制绕组通电则转子的稳定平衡位置为图A中曲线A 上的\* MERGEFORMAT 点,这一点的电磁转矩正好与负载转矩相平衡,当输入一个控制脉冲信号通电状态由A相改变为B 相,矩角特性变为曲线B 在改变通电状态的瞬间电机产生的电磁转矩\* MERGEFORMAT 大于负载转矩\* MERGEFORMAT ,电机在该转矩的作用下转过一个步距角到达新的稳定平衡点OB′,如图6所示: (a) \* MERGEFORMAT图6 最大负载转矩的确定\* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT 如果负载转矩增大为\* MERGEFORMAT ,且\* MERGEFORMAT ,如图4-14(B)则初始平衡位置为\* MERGEFORMAT 点,但在改变通电状态的瞬间电机产生电磁转矩为\* MERGEFORMAT ,由于\* MERGEFORMAT ,转子不能到达新的稳定平衡位置点\* MERGEFORMAT ,而是向失调角θ减小的方向滑动,电机不能带动负载作步进运行,这时步进电动机实际上是处于失控状态,由此可见只有负载转矩小于相邻两个矩角特性交点S 所对应的电磁转矩\* MERGEFORMAT 才能保证电机正常的步进运行,把\* MERGEFORMAT 称为最大负载转矩也称为启动转矩当然它比最大静转矩\* MERGEFORMAT 可求得启动转矩公式2-1。

\* MERGEFORMAT (2-1) 3、驱动电路的选择因从CPU输出的脉冲信号特别小,固应先经过PWM8713脉冲分配器对脉冲进行分配并经过放大然后再经过光耦驱动来驱动步进进电机。

具体的连接图如3-1所示:图3-1 步进电机驱动电路图PWM8713芯片介绍如下;PMM8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲分配器。

该器件采用DIP 16封装,适用于二相或四相步进电机。

PMM8713在控制二相或四相步进电机时都可选择三种励磁方式(1相励磁,2相励磁,3相励磁三种励磁方式之一),每相最小的拉电流和灌电流为20mA,它不但可满足后级功率放大器的要求,而且在所有输人端上均内嵌有施密特触发电路,抗干扰能力很强,其原理框图如图1所示,表1所列是PMM8713的引脚功能。

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