最新四相步进电机原理图
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。
四相和五相步进电机的转动原理
四相和五相步进电机的转动原理
例如Nr=50，θs=0.9°的步进电机，按式θs=180°/PNr计算，则P=4，即为四相步进电机。
这里需要留意的是上文两相步进电机中图所述的的两相单极线圈虽然有四个线圈，但不是四相电机。
四相步进电机因其为偶数相，驱动电路的功率管要用16个，定子的主极个数也为16个，均为两相步进电机的两倍，所以造成其驱动器结构简单，成本高，因此只有特别用途才使用。
现在市面上销售的步进电机中，相数最多的电机为五相。
如图（相熟与驱动电路）所示，定子主极数为10个，同一相绕组分别绕在相差180°的2个主极上，同时通电产生磁场。
各相绕组之间首尾相连，从五个接点引出电源线。
通常为5个绕组同时通电，形成一条支路是1个绕组，另一条支路为4个绕组串联的并联通电模式；顺次切换1个绕组通电支路的相，就能使转子一步步旋转。
所得步距角如下所述。
依据式θs=180°/PNr，Nr=50时，对两相、三相、四相、五相电机而言，P=2、P=3、P=4、P=5代入式中，得到步距角为：两相为1.8°，三相为1.2°，四相为0.9°，五相为0.72°。
五相步进电机的辨别率是最高的，而且定位转矩小。
定子结构及其驱动电路比四相步进电机要简洁，但比两相和三相步进电机要简单，成本也高。
1。
步进电机及其工作原理 ppt课件
△A
△B
△C
QA R
CP
QA S
DA
QB R
CP
QB S
DB
QC R
CP
QC S
DC
△X
复位
环行分配器的工作原理
三相单三拍工作方式：A→B→C→A 当QA有输出ΔA，就使步进电机的A相通电， 当QB有输出ΔB，就使步进电机的B相通电， 当QC有输出ΔC，就使步进电机的C相通电。
A
A
1
1
4
2
2
3
A
A
步进电机节拍运动动画
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态， 转子转过的角度称步距角。
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
轴向分相 (顺轴式)
1－ 线圈 2－ 定子 3－转子
三段式（三定子）轴向分相步进电机
单段反应式步进电机
单段反应式步进电机的工作原理 —— 内部结构
A
C
B
B
C
A
反应式步进电机的内部结构横剖面示意图
单段反应式步进电机的工作原理 —— 磁场形成
A
C
N
B
C
B
S
A
A相定子绕组通电形成磁场
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向： 顺时针
2EDA03四相步进电机控制电路
2EDA03四相步进电机控制电路四相步进电机控制电路题目背景步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时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。
设计要求基本要求:1(以四相八拍方式控制电机的正反转(步进电机工作原理见所附资料);双四拍:对ABCD四个绕组依次按以下顺序通电。
正转:AB--B--BC--C--CD--D--DA--A-AB;反转:AB--A--AD—D--DC--C--CB—B--AB2(规定步进电机运行规律为正转20s、停10s、反转20s、停10s、再正转20s，以后反复运行。
参考资料[1] 阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社[2] 郑存芳、李永泉、任玉艳、丁丽华、刘利晖.《EDA技术基础与实践》.自编教材[3] 潘松、黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社,2007.四相步进电机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、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。
和C 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
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。
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);}}}}。
（整理）4相步进电机工作原理.
（整理）4相步进电机⼯作原理.步进式电动机⼀、前⾔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。
⼆、感应⼦式步进电机⼯作原理（⼀）反应式步进电机原理由于反应式步进电机⼯作原理⽐较简单。
下⾯先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：电机转⼦均匀分布着很多⼩齿，定⼦齿有三个励磁绕阻，其⼏何轴线依次分别与转⼦齿轴线错开0、1/3て、2/3て,（1/3て，C与齿3向右错开2/32、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作⽤，齿1与A对齐，（转⼦不受任何⼒以下均同）。
如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转⼦向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转⼦⼜向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转⼦⼜向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前⼀齿）移到A相，电机转⼦向右转过⼀个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。
如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成⼀⼀对应关系。
⽽⽅向由导电顺序决定。
1/3て改变为1/6て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出：电机定⼦上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转⼦齿轴线偏移1/m, 2/m……(m-1)/m,1。
并且导电按⼀定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
只要符合这⼀条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多⽅⾯考虑，市场上⼀般以⼆、三、四、五相为多。
A步进电机四相八拍
一.方案设计本设计采用电压为DC12V的四相八拍步进电机35BYJ46型电机, 用ULN2803作为步进电动机驱动电路主芯片，以8255A作为8088并行输出接口，8088对步进电机的控制信号则通过8255A送到ULN2803.关于转向与转速，通过查表的方式实现，以逐次递增方向查表, 依次输出表中数据，则步进电机正转；以逐次递减方向查表，则步进电机反转，即通过一个表实现步进电机的正转与反转。
转速则通过调用延时子程序，当调用延时较长的子程序时，则步进电机转速慢，当调用延时较短的子程序时，步进电机转速加快。
二、硬件系统的基本原理在工业控制系统里步进电动机是主要的控制元件之一。
步进电机具有快速启动停止，精确泄位和能够使用数字信号进行控制，能够实现脉冲-角度转换的特点，因此得到广泛的应用。
在使用步进电机的控制系统里，脉冲分配器产生周期的控制脉冲序列，步进电机驱动器每接收一个脉冲就控制步进电机沿给建方向步进一步。
实验使用型号为35BYJ46的四相步进电机，采用四相八拍控制方式工作。
步进电机的转角和转动方向取决于各相中通电脉冲的个数和顺序。
8088控制机控制步进电机的电路见图1-1。
计算机将表1一1所示的各种通电方式转换成相应的状态控制字，通过计算机将各种状态字依次送到接口电路，并根据速度的要求作相应的延时处理。
由接口电路输出所需的控制脉冲通过驱动电路路使步进电机按要求动作。
驱动电路使用ULN28O3A达林顿晶体管, 反相驱动，驱动电流可以达到500mAo驱动电路的作用是对控制脉冲进行放大，产生步进电机工作所需要的激励电流。
图1・1步进电机控制实验原理图35BYJ46型步进电机使用DC12V电压，采用四相八拍控制相序。
励磁线圈和励磁顺序如图1-2,控制相序如表l-lo表中的PB10〜PB13对应并行接口8055的B 口0〜3位。
如果使用8255B 口的其它位则相应的状态字也要改变。
34■■■3■■-2■■■1■-■图1・2励磁顺序和励磁线圈示意图（二）8255A可编程并行接口芯片1. 8255简介Intel 8086/8088系列的可编程外设接口电路（Programmable Peripheral Interface）简称PPI,型号为8255 （改进型为8255A 及8255A-5）,具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。
步进电机及其工作原理详细图文
B
4 3
A
1
A
2
4
B
3
2
1
B
C
B
C
A
30 °
θb = 30°
A
2
A
2 1 4 3
B
3
C
B
1 4
B
C
C
制作：张津
A
A
单段反应式步进电机的工作原理 ——四转子齿
定子通电顺序： BA→AC→CB→BA 转子旋转方向： 顺时针 步距角：
1
2 A A 1 2
360 ° θb = m* Z * C
式中：m －定子相数 4 3 Z － 转子齿数 A C －通电方式 C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式 C = 2 单、双相轮流通电方式
制作：张津
常用步进电机的步距角 常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相 匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有 三相步进电机：
△ △A △B △C
1
2 3 4 5 6 7 8 9
制作：张津
环行分配器的工作原理
如果用D触发器,则触发器的输入端就是D端，它的信号也 取自触发器本身，不过这中间还要加一定的外接无源电路。触 发器的输出和输入通过一定的外电路连接在一起，构成一个封 闭的整体环形电路，只要有¦¤x这个单序列脉冲它就能连续不断 地输出ΔA、ΔB、ΔC，这就是我们把它称为环行分配器的道 理。即环行就是触发器的输入由其输出连接，分配就是根据步 进电机定子绕组的通电顺序要求对Δx的序列脉冲进行再分配。 所以也常直接称其为脉冲分配器。
制作：张津
60
°
4相步进电机工作原理精品文档41页
步进式电动机一、前言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。
二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。
下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3て、2/3て,（1/3て，C与齿3向右错开2/32、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。
如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。
如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。
而方向由导电顺序决定。
1/3て改变为1/6て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m, 2/m……(m-1)/m,1。
并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。
步进电机工作原理及实现PPT
N 为几，一种齿距角分几步走完。
微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
图4—41步进电机控制系统旳构成
p129
微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
（1）步进控制器 ① 涉及：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及
正、反转向控制门等。 ② 作用:
微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
本课主要处理如下几种问题： (1) 用软件旳措施实现脉冲序列； (2) 步进电机旳方向控制； (3) 步进电机控制程序旳设计。
微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
1．脉冲序列旳生成
图4—43 脉冲序列 P130 微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
（2）根据所选定旳步进电机及控制方式，写出相应控制方 式旳数学模型。 上面讲旳三种控制方式旳数学模型分别为：
微机控制技术
4．4．2 步进电机控制系统原理
★ 三相单三拍
控制位
工控
步 PC. PC. PC. PC. PC. PC. PC. PC. 作 制 序 7 6 5 4 3 2 1 0 状模
C相 B相 A相 态 型
1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H
2 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02 H
3 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04 H
微机控制技术
★ 三相双三拍
用 P1口 旳 P1.2 、P1.1、P1.0 相应 C、B、A 相 进行控制 。
4．4．2 步进电机控制系统原理
★同理，能够得出双三拍和三相六拍旳控制模型： 双三拍 03H，06H，05H
AABBBCCCA ；
4相步进电机工作原理
其中f为每秒脉冲数（简称PPS)
(二）、应用中的注意点
1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。
2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。
2.步进电机分哪几种?
步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）
永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；
反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
6.步进电机的外表温度允许达到多少?
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?
3、功率放大
功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。
5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。
4相步进电机驱动原理
步进电机驱动器的工作原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。
它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。
有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用，一般需自己设计驱动器。
本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。
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：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。
步进电机内部结构、驱动原理图和汇编程序
步进电机在控制系统中具有广泛的应用。
它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。
有时从一些旧设备上拆下的步进电机（这种电机一般没有损坏）要改作它用，一般需自己设计驱动器。
本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。
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。
步进电机及其工作原理详细图文
m* Z*C
式中：m －定子相数 Z － 转子齿数
1
2
A A
1
4
2
3
C －通电方式
A
C = 1 单相轮流通电、双相轮流通电方式
C = 2 单、双相轮流通电方式
制作：张津
常用步进电机的步距角 常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相
匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有
三相步进电机：
1
1B
B
1
2
2
A
A
C
B
2 B
A
C
B
B
A
C
B
1 2
1
2
1 2
30°
C
A
30°
C
B
C
制作：张津
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向：逆时针
步距角： θb = 30°
30°
A
A
A
C
C 1
B
1
1
2
C
A
C
B
2C A
C
B
2
A A
C
B
1 2
2
1
环行分配器可以由硬件构成也可以由软件构成。
制作：张津
环行分配器的工作原理
硬件环行分配器的基本构成是触发器。因为步进电机有
几相就需要几个序列脉冲，所以步进电机有几相，就要设置
几个触发器。每个触发器发出的脉冲就是一个序列脉冲，用
来控制步进电机某相定子绕组的通、断电。
触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的
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。
步进电机及其工作原理 ppt课件
定子通电顺序: A→C→B→A
转子旋转方向： 逆时针
1 2
A C
C
步距角：
θb = 60°
C
B
1 2
60°
B
A 1 2 A A
B 60° A
1 2
60° 1 2
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序： AB→BC→CA→AB
A 1B
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 60°
2 B
匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有
三相步进电机：
θb = 360° 360° 3° (1.5° )
m* Z * C 3* 40* 1(2)
五相步进电机：
θb = 360° 360° 1.5° (0.75° )
m * Z * C 5 * 48* 1(2)
转子转动的原因分析
A 1
1
1 4
2 3
4
C
C
A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序: A→C→B→A
转子旋转方向： 顺时针
步距角：
θb = 30°
A
1
4
2
3
A A
A
C
30°
4
1
2 3
C
30°
C
B
4
1 2
4 3
1
3
2
B
B
A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 四转子齿
定子通电顺序：
A
AB→BC→CA→AB 转子旋转方向：
1
B
2 4
逆时针
B
3
步距角：
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。
四相步进电机原理图及其驱动器的软硬件设计
四相步进电机原理图及其驱动器的软硬件设计四相步进电机由两部分组成：电机本体和电机驱动器。
电机本体通常由两个固定部分组成：定子和转子。
定子由若干线圈组成，每个线圈与不同的相位电源相连接，分别称为A、B、C、D相。
转子由永磁体组成，并根据电机驱动器发出的脉冲信号进行定位。
原理图如下所示：电机驱动器软件设计：电机驱动器是通过控制电机的相序，将电流加到相应的线圈上，从而控制电机转动。
软件设计主要涉及到相序控制和脉冲信号的产生。
相序控制：根据电机的不同转速要求，通过改变相序可以控制电机的转速和转向。
相序控制可以通过编程实现，例如使用微控制器或可编程逻辑器件（FPGA）来控制电机的相序。
脉冲信号生成：脉冲信号是产生相序控制的关键，在驱动器中通常使用计数器来产生脉冲信号。
可以通过编程设置计数器的计数范围和计数速度，从而生成不同频率和占空比的脉冲信号。
电机驱动器硬件设计：电机驱动器的硬件设计包括电源供应、驱动器电路和保护电路。
电源供应：电机驱动器需要为电机提供稳定的电源电压和电流。
可以使用变压器和整流电路提供直流电源，也可以使用开关电源进行电源转换和稳压稳流。
驱动器电路：驱动器电路主要包括功率放大电路和控制逻辑电路。
功率放大电路负责驱动电机的线圈，通常使用功率晶体管、功率MOS管或功率集成电路来实现。
控制逻辑电路负责接收脉冲信号并产生相序控制信号，可以使用逻辑门电路和触发器电路来实现。
保护电路：保护电路用于保护电机和驱动器免受过压、过流等异常情况的损害。
常见的保护电路包括过压保护、过流保护和过热保护等。
综上所述，四相步进电机的驱动器软、硬件设计涉及到相序控制、脉冲信号生成、电源供应、驱动器电路和保护电路等内容，通过合理的设计和控制可以实现对电机的精确控制和驱动。
步进电机及其工作原理电机的工作原理及特性PPT课件
A 1
2
A A
1
4
2
3
A
常用步进电机的步距角
常用步进电机的定子绕组多数是三相和五相, 与此相匹配的转子齿数分别为40齿和48齿，即有
三相步进电机：
θb = 360°
360°
3° (1.5° )
五相步进电机： m * Z * C 3 * 40 * 1(2)
θb =
360°
360°
1.5° (0.75° )
A B
A
C
B
1 2
1 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
60°
B
C
A 60°
C A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
定子通电顺序：
BA→AC→CB→BA 转子旋转方向：
逆时针 步距角：
60° A
C
1
B
2
C
A
θb = 60°
A
C
B
60°
1 2
B
C
60°
A
1
B
2
B A
A
C
B
1 2
B A
单段反应式步进电机的工作原理 —— 两转子齿
A 1
2 A
步进电机节拍运动动画
A
1
4
2
3
A
步距角：
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态，转子转过的角度称步距角。
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电（M相单M拍） 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
双相轮流通电（M相双M拍） 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
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四相步进电机原理图
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 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。