三相步进电机三相单三拍控制系统的设计

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步进电机控制系统的设计

转。
（）３三相六拍方式（单相绕组和双相绕组交替施加电流脉冲）一＞Ａ一＞Ａ：Ｂ一＞Ｂ一＞ＢＣ一＞Ｃ一＞ＣＡ
正转；Ａ一＞ＡＣ一＞Ｃ一＞ＣＢ一＞Ｂ一＞Ｂ反转。Ａ单极性（ｎｐｌ）和双极性（ｉｏａ）是步进电机最常采用的两种驱动架构。单极性驱动电路使用四ｕｉａｏｒｂｐｌｒ颗晶体管来驱动步进电机的两组相位，这类电机称为四相电机，又称双相位六线式步进电机；双极性步进电
程序。
关键词：步进电机；单片机；ＣｍＶ３控制Ｍｓｏｍ；ｔ；
中图分类号：ＴＭ３３６８．文献标识码：Ａ
Ｏ弓舌Ｉ步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键产品之一，在各种自动化控制系统和精密机械中应用广泛。单片机的普及与应用，为步进电机的应用开辟了广阔的前景，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、可靠性及多功能性。本文介绍由８Ｃ１９５单片机和驱动器电路构成的控制器，结构简单，价格便宜，同时系统又使用ＶｓａＢｓ．ｉｌａｉ６０中Ｍｓｏｍ通讯ｕｃＣｍ控件，实现了ＰＣ机与８Ｃ１９５单片机以Ｒ２２Ｓ３标准通信，对步进电机的控制只需点击Ｖ３ｔ界面按钮即可，操
产生正反转运动
３８Ｃ１控制程序９５
控制程序共分两个部分。第一部分为主程序，程序框图如图５所示。首先对串行口进行初始化，将串行
口定义为８位异步串行通信口，波特率由定时器Ｔ所确定，１０。当接收中断标志Ｒ为 “ ” ，１为２０Ｉ１时读ＳＵＢＦ中数并进行判断，逐一对比，接收到正确的指令时，使步进电机产生所需要的动作，１使电机正转，为“ ”

综合设计题目-新

四节传送带的模拟控制要求有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。

停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。

当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。

例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。

例如，M3上有重物，M1、M2立即停，过5秒，M3停，再过5秒，M4停。

四节传送带的模拟实验面板图：上图中的A、B、C、D表示负载或故障设定；M1、M2、M3、M4表示传送带的运动。

启动、停止用动合按钮来实现，负载或故障设置用钮子开关来模拟，电机的停转或运行用发光二极管来模拟。

天塔之光合上启动按钮后，按以下规律显示：L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L5→L1、L2、L4、→L1、L3、L5→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7→L1、L6→L1、L7→L1→L1、L2、L3、L4、L5→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7→L1……如此循环，周而复始。

天塔之光的实验面板图：液体混合装置控制的模拟控制要求本装置为两种液体混合模拟装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下：初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。

启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：液体A阀门打开，液体A流入容器。

当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。

液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。

数控机床电气传动 02四单元习题库(带答案)

单元四步进驱动系统习题一、单项选择（共17题，每题1分，共17分。

选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。

）1.步进电动机多相通电可以( A )A.减小步距角 B 增大步距角C.提高电动机转速D.往往提能高输出转矩2.步进电动机主要用于（ A ）A.经济型数控机床的进给驱动B.加工中心的进给驱动C.大型数控机床的进给驱动D.数控机床的主轴驱动3.可用于开环伺服控制的电动机是( D )A.交流主轴电动机B.永磁宽调速直流电动机C.无刷直流电动机D.功率步进电动机4.数控机床进给系统不能采用（ D ）电机驱动。

A.直流伺服B.交流伺服C.步进D.笼式三相交流5.在步进电机性能中，矩频特性是指（ B ）A.输出转矩与启动频率的关系B.输出转矩与运行频率的关系C.输入脉冲频率与电机运行频率的关系D.步进电机运行平稳性与频率的关系6．( C )是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。

A ．交流电动机B ．直流电动机C ．步进电动机7．正常情况下步进电机的转速取决于( A )A.控制绕组通电频率B.绕组通电方式C.负载大小D.绕组的电流8．某三相反应式步进电机的转子齿数为50，其齿距角为( A )A.7.2°B.120°C.360°电角度D.120°电角度9．某四相反应式步进电机的转子齿数为60，其步距角为( A )A.1.5°B.0.75°C.45°电角度D.90°电角度10．某三相反应式步进电机的初始通电顺序为C B A →→，下列可使电机反转的通电顺序为（ A ）A.A B C →→B.A C B →→C.B C A →→D.C A B →→11．下列关于步进电机的描述正确的是（ C ）A.抗干扰能力强B.带负载能力强C.功能是将电脉冲转化成角位移D.误差不会积累12. 三相步进电动机的步距角是1.5°，若步进电动机通电频率为2000Hz，则步进电动机的转速为 ( B )r／min。

毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的步进电机控制系统

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于AT89C51单片机的步进电机控制系统设计学生姓名：学号：专业：自动化班级：自动化06-3班指导教师：基于AT89C51单片机的步进电机控制系统摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。

具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。

本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。

硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。

软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。

关键词：步进电机控制系统；调速；单片机Based on AT89C51 Single-chip ComputerStepping Motor Control SystemAbstractStepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C51 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. Software part adopts the C language programming, mainly including keyboard and display program, stepping motor speed control program, stop judging program, etc.Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Computer目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (2)1.3 本章小结 (2)第二章步进电机控制系统设计 (3)2.1 步进电机的原理 (3)2.1.1 三相单三拍通电方式 (3)2.1.2 三相双三拍通电方式 (5)2.1.3 三相六拍通电方式 (6)2.2 环形脉冲分配器 (8)2.3 续流电路 (12)2.3.1 二极管续流 (13)2.3.2 二极管—电阻续流 (14)2.4 步进电机驱动电路 (15)2.5 步进电机的变速控制 (17)2.5.1 变速控制的方法 (19)2.6 步进电机在自动生产线中的应用 (20)2.7 本章小结 (22)第三章控制系统硬件设计 (23)3.1 硬件系统设计原则 (23)3.2 控制系统组成 (23)3.3 主要元件的选择 (24)3.3.1 单片机的选择 (24)3.3.2 EPROM的选择 (25)3.3.3 可逆计数器的选择 (27)3.4 控制系统接口电路的设计 (27)3.4.1 环形脉冲分配器设计 (27)3.4.2 显示电路设计 (29)3.4.3 外部复位电路设计 (30)3.5 控制系统整体电路设计 (31)3.6 本章小结 (31)第四章控制系统软件设计 (32)4.1 软件系统设计原则 (32)4.2 步进电机控制系统功能设计 (32)4.3 主程序设计 (33)4.3.1 主程序工作过程 (33)4.3.2 主程序工作流程图 (34)4.3.3 定时器T0中断程序流程图 (34)4.4 Proteus仿真 (37)4.5 显示程序设计 (39)4.6 键盘程序设计 (39)4.7 调速程序设计 (41)4.7.1 20BY步进电机参数 (41)4.7.2 步进电机转速与频率的关系 (41)4.8 本章小结 (42)第五章结束语 (43)参考文献 (44)附录 (46)附录A 系统程序（C） (46)附录B 20BY步进电机转速与定时器定时常数关系表 (59)附录C 控制系统电路图 (62)致谢 (63)第一章引言1.1 课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。

步进电机控制系统原理

• CH250环形脉冲分配器是三相步进电动机的理想脉冲分配器, 通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍的不同工作方式,如图7、图8所示.
图7 CH250三相双三拍接法
图8 CH250三相六拍接法
CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列
讨论：
• 单片机输出步进脉冲后,再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的通断.
二、由软件完成脉冲分配工作
• 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成 • 串行脉冲序列,并实现方向控制. • 只要负载是在步进电机允许的范围之内, • 每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度. • 根据步距角的大小及实际走的步数,只要知道初始 • 位置,便可知道步进电机的最终位置. • 特点：由软件完成脉冲分配工作,不仅使线路简化,成本下
LOOP2： MOV A,R3 ADD A,#07H MOV R3,A AJAMP LOOP1
DELAY：
；求反向控制模型的偏移量；延时程序
POINT
COUNT POINT
DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ；反向控制模型 EQU 30H, EQU 0150H
01 100
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
总之, 只要按一定的顺序
改变 P1.0～P1.2 三位通电的状况, 即可控制步进电机依选定的方向步进.
3、步进电机与微型机的接口及程序设计
由于步进电机运行时功率较大,可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器,以防强功率的干扰信号反串为进什么主步控进系电统机.功如率图驱所动示电路. 采用光电隔离？
2、步进电机控制系统原理

国家学习网机电一体化系统设计基础形考作业3答案

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1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量Jm=4×10-4kg·m2，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J1=1×10-4kg·m2，大齿轮的转动惯量J2=1.8×10-4kg·m2，丝杠的转动惯量Js=3.8×10-4kg·m2。

工作台的质量m=50kg，丝杠导程t=5mm，齿轮减速比为i=5。

试求：（1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量JG；（2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je；（3）电机轴上的总转动惯量J。

2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.004弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =2，求该系统的最大转角误差Δφmax。

3.刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？4.一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为50，则其步距角为多少？如要求步进电机2秒钟转10圈，则每一步需要的时间T为多少？5.如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x向工作台的三相单三拍步进电机，转子齿数z为40。

滚珠丝杠的基本导程为l0=6mm。

已知传动系统的横向(x向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。

试求：（1）步进电机的步距角α；（2）减速齿轮的传动比i。

6.下图所示的机电一体化伺服驱动系统，当以步进电动机为驱动元件，其步距角α为1.8°，系统脉冲当量δ为控制器输出一个脉冲时执行机构的直线位移，大小为0.01mm，传动机构采用滚珠丝杠，其基本导程l0为4mm，减速机构采用了齿轮减速，试求齿轮机构的传动比i。

步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系

步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系步进电机旋转方向与内部绕组的通电方式有关。

现在常用的通电方式主要有三种：（1）三相单三拍：A-B-C-A；（2）三相双三拍：AB-BC-CA-AB；（3）三相六拍：A-AB-B-BC-C-CA-A；按以上顺序通电，步进电机正转，按相反方向通电，步进电机反转。

因此，生产时序脉冲的方法是：（1）利用单片机的P1.0，P1.1，P1.2分别控制三相步进电机的A，B，C 三相绕组；（2）根据控制模式写出控制模型；（3）控制模型的顺序向步进电机输入控制脉冲。

从通电方式的二进制数可以看出，步进电机每步进一步，高电平就向左或向右移一位。

所以，我们可以考虑借助累加器A来实现步进电机的通电，可以把一个时序字节放在累加器A中，在每个采样时刻累加器A左移或右移一位，经输出口输出。

为了弥补8位的不足，可以考虑加入进位标志位CY这样就可以把它看成是第九位，这样就能实现所需要的通电方式。

下面以三相单三拍和三相双三拍为例来研究累加器中时序字节的转移。

三相单三拍通电方式，可以考虑在类及其A中放置时序字节49H。

步数的确定电机固有步距角它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。

电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。

β=360°/（Z·m·K）式中β―步进电机的步距角；Z―转子齿数；m―步进电动机的相数；K―控制系数，是拍数与相数的比例系数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。

电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。

步进电机单三拍通电方式的基本原理

步进电机单三拍通电方式的基本原理随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展，出现了各种类型的特种电动机。

这些电动机的工作原理，一般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似，但是它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性，多用于自动控制过程中。

一般来说，这些电动机的功率不大，小的只有几分之一瓦，大的也不过几十瓦或几百瓦，属于微型电动机的范围。

步进电动机一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。

每输入一个冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。

因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。

步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。

由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。

随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。

步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。

图1 反应式步进电动机的结构示意图图1是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。

两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。

下面介绍反应式步进电动机单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。

一、单三拍通电方式的基本原理设A相首先通电（B、C两相不通电），产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。

这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。

在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置（图2a）；接着B相通电。

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。

三相步进电机控制系统的设计课程设计论文_毕业论文

课程设计任务书指导教师：工作单位：自动化学院题目: 三相步进电机控制系统的设计初始条件：设计三相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为三相单三拍，K1为三相双三拍，K2为三相六拍；K3为启动/停止控制、K4方向控制、K5加速、K6减速；用4位LED显示工作步数。

用3个发光二极管显示状态：正转时黄灯亮，反转时绿灯亮，不转时红灯亮。

要求完成的主要任务:1．硬件设计：系统总原理图2．软件设计：系统总体流程图、步进电机单三拍，双三拍，三相六拍各模块流程图、显示模块流程图等3．编写程序：能够完成上述任务并用仿真软件演示4．完成符合要求的设计说明书时间安排：2015年5月20日~2015年6月1日指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要这次设计是基于单片机来设计三相步进电机系统。

80c51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路，采用单极性驱动方式，加入74HC573使步进电机完成步进电机三相单三拍，三相双三拍，三相六拍；启动/停止控制、方向控制；速度控制（加速和减速两档）；用4位LED数码管显示工作步数。

用3个发光二极管显示状态：正转时黄灯亮，反转时绿灯亮，不转时红灯亮。

电路构造较为简单，设计思路清晰，利用KEIL进行软件编写与仿真，利用Proteus进行电路的设计与仿真，仿真结果符合任务提出的要求。

关键字：步进电机、单片机、单极性驱动，控制目录1 设计任务及要求 (5)1.1设计任务 (5)1.2任务分析 (6)2 方案比较及选择 (6)2.1电机驱动选择方案 (6)2.2LED显示选择方案 (6)2.3按键状态的读取 (6)3 系统实现的原理 (7)3.1步进电机控制工作原理 (7)3.1.1 步进电机的启停控制 (7)3.1.2步进电机的工作原理 (7)3.1.3步进电机的转向控制 (7)3.1.4步进电机的启停控制 (8)3.1.5步进电机的速度控制 (8)3.2系统设计思路 (8)3.3系统的整体框图 (9)4 系统的硬件设计 (10)4.1总体设计 (11)4.2步进电机控制电路 (12)4.2.1启/停控制、正/反转控制、工作模式控制电路分析 (13)4.2.2步进电机控制电路 (11)4.3显示电路 (12)4.3.1发光二极管显示电路 (12)4.3.2八段数码管显示电路 (12)5系统软件设计 (13)5.1总体设计 (13)5.1.2 系统总体流程图 (15)5.2关键模块设计 (17)5.2.1. 三相步进电机模块设计 (17)5.2.2显示模块设计 (18)5.5.2步进电机调速模块流程图 (19)6 系统仿真 (20)7 小结及体会 (22)参考文献 (23)附录 (24)三相步进电机控制系统的设计1 设计任务及要求1.1设计任务设计一个三相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为三相单三拍，K1为三相双三拍，K2为三相六拍；K3为启动/停止控制、K4方向控制；K5加速控制，K6减速控制；用4位LED数码管显示工作步数。

单片机步进电动机控制系统设计

前言单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。

它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。

从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展，并正在深深地改变着我们的社会。

采用8031单片机控制步进电机,可实现步进电动机正反转控制和步进电动机的无级调速。

分析了步进电机的工作原理,讨论了系统硬件和软件的设计方法，并给出了步进电机的四相八拍单片机控制的具体实现方法.该系统操作简单，降低了成本，提高了系统的可靠性.步进电机具有控制方便和体积小等特点,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。

近年来大规模集成电路的发展以及各种单片机的迅速发展和普及，为设计功能强、价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。

每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。

脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电动机旋转的速度,改变绕组的通电顺序可以改变电机旋转的方向。

在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机。

它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。

1 单片机的基本知识1。

1 概述单片微型计算机简称单片机，由于它的结构及功能均是按工业控制要求设计的，所以其确切的名称应是单片微控制器（Single Chip Microcontroller)。

它是把微型机算计的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、并行I/O接口、定时器/计数器及串行通信接口等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机系统，故又把它称为单片微型计算机系统（Single Chip Microcomputer）。

由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。

三相单三拍的基本原理

三相单三拍的基本原理一、什么是三相单三拍三相单三拍是一种电力系统运行中常见的工频电压波形，也称为“三相正弦电压波”。

它由三个相位相差120度的正弦波组成，每个相位按照相同频率和幅值变化，但相位不同。

在三相单三拍中，每个周期内有三个电压峰值发生，这也是它被称为“三拍”的原因。

二、三相单三拍的组成三相单三拍由三个相位的正弦波共同组成，分别是A相、B相和C相。

这三个相位在时间轴上相互交错，形成了一个循环。

每个相位都有正半周和负半周，正半周表示正向电压，负半周表示反向电压。

三、三相单三拍的波形特点三相单三拍具有以下波形特点： 1. 三个相位的波形形状相同，只是相位不同。

2. 三相之间的相位差为120度。

3. 每个相位的周期相同，频率相同。

4. 波形是周期性重复的，没有直流分量。

5. 波形呈正弦形状，幅值相等。

四、三相单三拍的生成原理三相单三拍的生成基于电力系统中的三相交流发电机，下面介绍其生成原理： 1. 三相发电机中的转子通过励磁产生磁场，当转子旋转时，磁场也随之旋转。

2. 工频交流电由三个相位的发电机定子线圈产生，定子线圈如同固定不动的磁场。

3. 当转子的磁场与定子线圈的磁场相互作用时，就会在定子线圈中感应出电压。

4. 三相发电机的结构使得三个定子线圈分别与A、B、C相位相连。

5. 当转子旋转时，每个定子线圈中都会感应出正弦波形的电压，且相位差为120度。

6. 这三个相位的电压共同组成了三相单三拍的工频电压波形。

五、三相单三拍的应用三相单三拍广泛应用于电力系统中的供电和输电环节，主要用于以下方面： 1. 供电：三相单三拍可以提供稳定的交流电，为各类用电设备提供电能。

2. 输电：三相单三拍经过变压器的升压和降压处理后，用于长距离的电能传输。

3. 电力系统的控制和保护：电力系统中的开关、保护设备和自动化控制设备都基于三相单三拍的特点进行设计，以确保电力系统的安全稳定运行。

5.1 供电三相单三拍提供的交流电满足了现代社会对电能的基本需求。

《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案(中央电大形成性考核册)

《机电一体化系统设计基础》中央电大形成性考核作业1、2、3、4参考答案作业1一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。

（×）2.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

（√）3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。

（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。

（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。

（×）6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。

（×）7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。

（×）8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。

（×）9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。

（×）10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。

（√）11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。

（√）×12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。

（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。

A．游标卡尺B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。

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。

三相单三拍步进电机

三相单三拍步进电机单⽚机驱动三相单三拍步进电机仿真设计关于单⽚机驱动三相单三拍步进电机仿真设计随着⽣产过程机械化、电⽓化和⾃动化的不断发展，出现了各种类型的特种电动机。

这些电动机的⼯作原理，⼀般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似，但是它们在性能、结构、⽣产⼯艺上各有其特殊性，多⽤于⾃动控制过程中。

⼀般来说，这些电动机的功率不⼤，⼩的只有⼏分之⼀⽡，⼤的也不过⼏⼗⽡或⼏百⽡，属于微型电动机的范围。

步进电动机⼀般电动机都是连续旋转，⽽步进电动却是⼀步⼀步转动的，故叫步进电动机。

每输⼊⼀个冲信号，该电动机就转过⼀定的⾓度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。

因此步进电动机是⼀种把脉冲变为⾓度位移（或直线位移）的执⾏元件。

步进电动机的转⼦为多极分布，定⼦上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输⼊电脉冲信号，每输⼊⼀个脉冲信号，步进电动机的转⼦就前进⼀步。

由于输⼊的是脉冲信号，输出的⾓位移是断续的，所以⼜称为脉冲电动机。

随着数字控制系统的发展，步进电动机的应⽤将逐渐扩⼤。

步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。

图1 反应式步进电动机的结构⽰意图图1是反应式步进电动机结构⽰意图，它的定⼦具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。

两个相对的磁极组成⼀组，联法如图所⽰。

下⾯介绍反应式步进电动机单三拍的基本原理。

⼀、单三拍通电⽅式的基本原理及本设计的要求设A相⾸先通电（B、C两相不通电），产⽣A-A′轴线⽅向的磁通，并通过转⼦形成闭合回路。

这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。

在磁场的作⽤下，转⼦总是⼒图转到磁阻最⼩的位置，也就是要转到转⼦的齿对齐A、A′极的位置（图2a）；接着B 相通电（A、C 两相不通电），转了便顺时针⽅向转过30°，它的齿和C、C′极对齐（图2c）。

不难理解，当脉冲信号⼀个⼀个发来时，如果按A→C→B→A→…的顺序通电，则电机转⼦便逆时针⽅向转动。

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。

三相单三拍步进电机的工作原理

三相单三拍步进电机的工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊三相单三拍步进电机的工作原理，这玩意儿可有意思啦！
你看啊，这三相单三拍步进电机就像是一个训练有素的小团队。

三相嘛，就好比是三个小伙伴，他们相互配合，共同完成任务。

那这个“单三拍”又是啥意思呢？咱可以这么理解，就像是小团队迈着整齐的步伐前进。

第一步，其中一个小伙伴发力，带着整个团队往前走一步；第二步，换另一个小伙伴发力啦，又带着大家往前走一步；第三步，再换一个小伙伴，接着走。

就这么一步一步地，有规律地前进着。

想象一下，这三个小伙伴就像是电机里的绕组，轮流工作，推动着电机不断转动。

这是不是很神奇呀？
每次绕组通电的时候，就好像是给这个小伙伴打了一针鸡血，让它充满了力量，带动着整个电机转动一点点。

然后呢，下一个绕组接力，继续推动，这样电机就持续不断地转起来啦。

你说这像不像接力赛跑呀？一个绕组跑完一程，把接力棒交给下一个绕组，然后不断循环，永不停歇。

而且哦，这个过程是非常精确的呢！每一步的转动角度都是固定的，就像走正步一样，一步一个脚印，绝不会乱了步伐。

这可就厉害啦，能让它在很多需要精确控制的地方大显身手呢！
咱生活中好多地方都有它的身影呀！比如一些自动化设备，就是靠它来精确地执行各种动作的。

没有它，那些设备可就没法那么听话地工作啦。

所以说呀，这三相单三拍步进电机虽然看起来不起眼，但它的作用可大着呢！它就像一个默默奉献的小英雄，在背后为我们的生活提供着便利。

咱可得好好感谢它，不是吗？
总之，三相单三拍步进电机的工作原理就是这么有趣又实用，它让我们的生活变得更加丰富多彩啦！。

陕西开放大学《数控原理与应用》形成性考核三-100分

陕西开放大学《数控原理与应用》形成性考核三-100分
题1：步进电机主要用于
A.开环控制系统的进给驱动
B.加工中心的进给驱动
C.闭环控制系统的进给驱动
D.数控机床的主轴驱动
正确答案：A
题2：数控机床常用的脉冲当量有1mm/脉冲、0.001mm/脉冲、0.01mm/脉冲等。

A.正确
B.错误
正确答案：B
题3：直流伺服电机是最理想的直线运动部件的驱动电机。

A.正确
B.错误
正确答案：A
题4：脉冲当量是指
A.每发一个脉冲信号，机床移动部件的位移量
B.每发一个脉冲信号，伺服电机转过的角度
C.进给速度大小
D.每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小
正确答案：A
题5：交流伺服电机的调速性能不如直流伺服电机。

A.正确。

电气自动化技术《什么叫步进电动机的三相单三拍、双三拍等运行方式》

什么叫步进电动机的三相单三拍、双三拍等运行方式？
步进电动机的定子脉冲电源从一相通电换接到另一相通电，叫做一拍。

每一拍转子转动一个步距角。

如果定子是按A-B-C-A的顺序通电，转子就按此顺序一步一步地旋转。

反之，假设按A-C-B-A顺序通电，转子就按这个反顺序的方向一步一步地旋转。

这种定子三相绕组按顺序单相通电的方式叫做“三相单三拍〞运行方式。

所谓“单〞，是指每次“一相〞绕组通电，“三拍〞是指一个循环周期换接三次，如A、B、C三相。

三相反响式步进电动机也可按“三相双三拍〞方式运行。

通电方式是AB-BC-CA-AB的顺序，每次两相绕组同时通电。

其工作原理与单三拍方式相同，转子每拍的步距角也是12021
假设步进电动机的三相定子绕组是按A-AB-B-BC-C-CA-A的顺序通电，就是每一循环中，一相通电与两相通电间隔着换接六次，这就是三相六拍运行方式。

三相六拍运行方式的步距角比三相单三拍或三相双三拍运行方式减少一半。