步进电机编程

步进电机编程
步进电机编程

第一讲步进电机驱动器的使用

步进电机控制原理图

项目开发中采用了雷赛科技公司型号为DM542的步进电机驱动器。处理器型号为STC89C52,本项目中选用57系列步进电机,力矩5NM,满足要求。细分数可以通过驱动器上的拨码开关(红圈中就是拨码开关)设定,细分数就是步进电机转一圈需要的脉冲数。

DM542配57电机典型接法如图所示

使用步进电机驱动器大大降低了驱动步进电机工作的难度,只需要用三路信号就可以驱动步进电机运动。他们分别是PUL-、DIR-和ENA-,具体情况看下表。硬件设计时PUL+、DIR+和ENA+需要接直流+5V。

为了能够使步进电机能够正常运转,单片机通过IO口给出的信号要满足上图中的时间顺序。首先需要让使能信号置为高电平。这就相当于告诉驱动器,我要开始控制你了。

然后就是给驱动器一个方向信号,高速驱动器要控制电机顺时针转动还是逆时针转动。而且这个时间是有要求的,要大于5微秒。就是使能信号给出后,大于5微秒后再给一个方向信号。

接下来就是让步进电机转起来,通过单片机输出脉冲信号,送给步进电机驱动器,进而控制步进电机。方向信号给了之后,也是需要至少大于5微秒之后再给脉冲控制信号。

具体操作请看下面的程序

//本程序可以实现蜗轮蜗杆减速器输出轴转动1圈,细分数400,减速比1:10,4000个脉冲转一圈

//------------头文件区------------------------------------------------------------------------------------- //包括:单片机芯片的配置头文件

// 其他编程中需要调用的C语言自带头文件

// 自己编写的专用头文件

//---------------------------------------------------------------------------------------------------------

#include <>

//-----------自定义区-------------------------------------------------------------------------------------- //包括:常量、变量、符号等

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------- sbit pul=P0^2; // 脉冲

sbit dir=P0^1;// 方向

sbit ena=P0^0;// 使能

//---------函数声明--------------------------------------

void Delay_ms(unsigned int t);// t ms延时程序函数声明

//------------主程序--------------------------------------------------------------------------------------- //包括:器件初始化、变量初始化、程序主循环

void main()

{

unsigned int l;

Delay_ms(2000);

dir=0;

ena=0;

Delay_ms(1); // 电机使能

ena=1;

Delay_ms(1);

for(l=0;l<4000;l++)//转4000个脉冲

{

pul=0; //

Delay_ms(1);

pul=1; //产生一个下降沿

Delay_ms(1);

}

while(1);

}

//------------延时函数--------------------------------

//12MHz晶振时,t=1,精确延时1ms

//输入参数t,取值0-65536,改变参数t的值设定延时时间

//----------------------------------------------------

void Delay_ms(unsigned int t)

{

unsigned int i;

unsigned char j,k;

for(i=t;i>0;i--) //3重循环完成精确1ms延时

for(j=2;j>0;j--)

for(k=246;k>0;k--);

}

步进电机编程

第一讲步进电机驱动器的使用 步进电机控制原理图 项目开发中采用了雷赛科技公司型号为DM542的步进电机驱动器。处理器型号为STC89C52,本项目中选用57系列步进电机,力矩5NM,满足要求。细分数可以通过驱动器上的拨码开关(红圈中就是拨码开关)设定,细分数就是步进电机转一圈需要的脉冲数。

DM542配57电机典型接法如图所示 使用步进电机驱动器大大降低了驱动步进电机工作的难度,只需要用三路信号就可以驱动步进电机运动。他们分别是PUL-、DIR-和ENA-,具体情况看下表。硬件设计时PUL+、DIR+和ENA+需要接直流+5V。

为了能够使步进电机能够正常运转,单片机通过IO口给出的信号要满足上图中的时间顺序。首先需要让使能信号置为高电平。这就相当于告诉驱动器,我要开始控制你了。 然后就是给驱动器一个方向信号,高速驱动器要控制电机顺时针转动还是逆时针转动。而且这个时间是有要求的,要大于5微秒。就是使能信号给出后,大于5微秒后再给一个方向信号。 接下来就是让步进电机转起来,通过单片机输出脉冲信号,送给步进电机驱动器,进而控制步进电机。方向信号给了之后,也是需要至少大于5微秒之后再给脉冲控制信号。

具体操作请看下面的程序 //本程序可以实现蜗轮蜗杆减速器输出轴转动1圈,细分数400,减速比1:10,4000个脉冲转一圈 //------------头文件区------------------------------------------------------------------------------------- //包括:单片机芯片的配置头文件 // 其他编程中需要调用的C语言自带头文件 // 自己编写的专用头文件 //--------------------------------------------------------------------------------------------------------- #include //-----------自定义区-------------------------------------------------------------------------------------- //包括:常量、变量、符号等 //--------------------------------------------------------------------------------------------------------- sbit pul=P0^2; // 脉冲 sbit dir=P0^1;// 方向 sbit ena=P0^0;// 使能 //---------函数声明--------------------------------------

两相步进电机控制系统设计

综合课程设计 题目两相步进电机 学院计信学院 专业10自动化 班级2班 学生姓名 指导教师文远熔 2012 年12 月28 日

两相步进电机课程设计报告 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定了设计系统硬件和软件的功能划分,从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O 接口、中断、键盘、LED 显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动,随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,自六十年代初期以来,步进电机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器,打印机、绘图仪,磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人等机械装置。此外作为执行元件,步进电机是机电一体化的关键产品之一,被广泛应用在各种自动化控制系统中,随着微电子和计算机技术的发展,它的需要量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件,由于其精度高、体积小、控制方便灵活,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用,大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及,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。 关键字: 步进电机单片机

刘国永基于单片机的步进电机控制系统设计

安徽技术师范学院学报,2002,16(4):61~63Journal of Anhui T echnical Teachers College 单片机控制步进电机系统设计 刘国永1 陈杰平2 (1.蚌埠高等专科学校机械电子系,安徽蚌埠 233030;2.安徽技术师范学院工程技术系,安徽凤阳 233100) 摘 要:本文提出了采用单片机控制步进电机方案,可以从键盘输入步进电机相关数据,步进电机根据这些数据来进行工作,并且可根据需要,实时对步进电机工作方式进行设置,具有实时性和交互性的特点。 关键词:单片机;步进电机;系统;设计 中图分类号:TM 301.2 文献标识码:A 文章编号:1007-3302(2002)04-0061-03 目前,步进电机在工业生产及一些仪器上应 用十分广泛,但步进电机的驱动信号往往还是用一些专用的模拟芯片控制器或者是信号发生器来产生,缺乏灵活性、可靠性。在一些智能化要求较高的场合,用模拟芯片控制器及信号发生器来控制步进电机有一定的局限,可以采用单片机控制步进电机以改进其性能。1 实现原理 1.1 分析 以反应式步进电机为例,其典型结构图如图1所示。这是一个四相步进电机,当相控制绕组接通脉冲电流时,在磁拉力作用下使相的定、转子对齐,相邻的B 相和D 相的定、转子小齿错开。若换成B 相通电,则磁拉力使B 相定、转子小齿对齐(转过),而与B 相相邻的C 相和A 相的定、转子小齿又错开,即步进电机转过一个步距角。若按A ※B ※C ※D ※A …规律循环顺序通电,则步进电机按一定方向转动。若改变通电顺序为A ※D ※C ※B ※A ,则电机反向转动。这种控制方式称为四相单四拍。若按AB ※BC ※CD ※DA ※AB 或A ※AB ※B ※BC ※C ※CD ※D ※DA ※A 顺序通电则称为四相双拍或四相单、双八拍。无论采用哪种控制方式,在一个通电循环内,步进电机的转角恒为一个齿距角。所以,可以通过改变步进 收稿日期:2002-10-14 电机通电循环次序来改变转动方向,可以通过改 变通电频率来改变其角频率。运用单片机的输出功能,通过编程实现输出四个信号分别给步进电机的四相A 、B 、C 、D ,并通过输出时信号的循环次序,来设定步进电机的转动方向及输出信号的频率以便设定步进电机的转动频率。 图1 反应式步进电机结构图 1.2 实现原理 采用单片机产生A 、B 、C 、D 的四相信号,当采用单片机进行控制时,需要在单片机和步进电机中间设隔离电路以使强弱电分离。由于步进电机的驱动电流相对较大,可增设放大电路来提供步进电机的工作电流。系统电路由五部分组成,即单片机、隔离、放大、电源及步进电机。2 硬件部分设计2.1 单片机电路 为减少成本,本系统采用8031单片机,为了便于升级,采用27256EPROM ;另外,扩展RAM

四相步进电机控制系统设计资料讲解

四相步进电机控制系 统设计

课题:四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制专业:机械电子工程 班级:2班 学号: 20110259 姓名:周后银 指导教师:李立成 设计日期: 2014.6.9~2014.6.20 成绩:

1概述 本实验旨在通过控制STC89C52芯片,实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s,连续运行1分钟,并用1602液晶显示屏显示出来。 具体工作过程是:给系统上电后,按下启动开关,步进电机按照预先 实验具体用到的仪器:STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设 备。 实验具体电路单元有:单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。 2四相步进电机 2.1步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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。 2.2步进电机的控制 1.换相顺序控制:通电换相这一过程称为脉冲分配。 2.控制步进电机的转向控制:如果给定工作方式正序换相通电,步进 电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。

3.控制步进电机的速度控制:如果给步进电机发一个控制脉冲,它就 转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。 2.3步进电机的驱动模块 ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态 2.4步进电机的工作过程 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,

步进电机控制系统设计

文理学院芙蓉学院课程设计报告 课程名称:专业综合课程设计 专业班级:自动化1001班学号:40 学生:志航 指导教师:建英 完成时间: 2013年 6月13 日 报告成绩: 芙蓉学院教学工作部制

摘要 本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用,论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理,提出了一种基于H桥和其他分立元件分配脉冲的驱动技术,该方案可实现步进电机的单拍、半拍、双拍三种工作方式。本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、液晶显示电路组成,单片机是控制系统的核心。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。 关键词:单片机;正弦脉宽调制;混合式步进电机;细分驱动

Abstract In this paper, the working principle and configuration of three-phase hybrid Stepper are introduced, then based on technologies such as stepper motor controller, PWM inverter and microcontroller. In the thesis, we develop a single chip computer -based digital controlling system for a three-phase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip computer and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system's whole architecture, the design of hardware and software are introduced in detail. KEY WORDS: Microcontroller,SPWM,Hybrid stepper motor,Micro-stepping driver

微机原理步进电机控制课程设计报告

河北科技大学 课程设计报告学生姓名:学号: 专业班级: 课程名称: 学年学期: 2 0 —2 0 学年第学期指导教师: 2 0 年月 课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案………………………………………………………. 四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议……………………………………………………….

七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。 驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用 8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入也和相序表一致,这样步进电机就可以正向转动或反向转动。 硬件连接图 四.实现方法 .步进电机控制程序流图

步进电机PWM控制程序设计论文

沈阳工程学院 课程设计设计题目:步进电机PWM控制程序设计

1.设计主要内容及要求; 1)研究步进电机PWM控制及利用DSP实现的方法。 2)编写步进电机控制程序。 3)调试程序,观察结果。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求; (1).课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体,一般不应少于3000字。 (2).学生应撰写的内容为:中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》执行。应做到文理通顺,内容正确完整,书写工整,装订整齐。 (3).论文要求打印,打印时按《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》的要求进行打印。 (4). 课程设计论文装订顺序为:封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排;

步进电机PWM控制程序设计 沈阳工程学院 步进电机PWM控制课程设计成绩评定表 III

引言 目前各种控制系统、通信系统、网络系统、仪器仪表等都以微处理器为核心。几十年来,随着大规模集成电路技术的不断发展,微处理器的性能越来越高、体积越来越小、系列越来越多。微处理器从过去单纯的中央处理单元,发展到将众多外围设备集成到片内形成单片机,由过去的8位机,发展到16位、32位机。 由于大规模集成电路技术的突破,DSP控制器的价格已和普通单片机接近,但其性能远远超过了普通单片机。DSP控制器由DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)发展而来,其突出特点就是采用多组总线技术实现并行机构,有独立的加法器和乘法器,有灵活的寻址方式,从而可以非常快速地实现复杂算法。 而此次是步进电机PWM控制程序设计,采用全步四相四拍控制方式,用四个控制接口为四个引脚,按一定的频率循环置高电平即可使步进电机转动。而用户可以通过修改定时器1的周期以及PWM的比较功能调整电机运行方向与状态。

步进电机控制系统设计

目录 第1章 DSP步进电机控制系统简介 (1) 1.1 TMS320LF2407 DSP简介 (1) 1.2两相步进电机结构 (2) 1.3两相步进电机的原理 (3) 1.4两相步进电机的供电方式 (3) 第2章 DSP硬件系统设计 (4) 2.1 系统总框图 (4) 2.2 各硬件介绍 (4) 2.2.1 TMS320LF2407芯片说明 (4) 2.2.2电源电路 (5) 2.2.3复位电路 (6) 2.2.5 LED电路 (7) 2.2.6 RAM (7) 2.2.7 步进电机驱动电路 (8) 2.2.8 74LS08电路 (9) 第3章软件设计 (10) 3.1 程序设计思路 (10) 3.2 程序流程图 (10) 3.3 程序设计 (11) 3.3.1 初始化程序 (11) 3.3.2 键盘扫描程序 (12) 3.3.3 中断服务程序 (13) 3.3.4 主程序 (14) 第4章编程与调试 (18) 4.1 调试步骤 (18) 4.2 调试结果 (19) 第5章致谢与总结 (20) 附录 (21) 总电路原理图 (21) 参考文献 (22)

第1章 DSP步进电机控制系统简介 1.1 TMS320LF2407 DSP简介 TMS320LF240x系列DSP是专为数字电机控制和其它控制系统而设计的。它内部不但有高性能的C2xx CPU内核,配置有高速数字信号处理的结构,且有单片电机控制的外设。TMS LF2407将数字信号处理的高速运算功能与面向电机的强大控制功能结合在一起,成为传统的多微处理器单元和多片系统的理想替代品,可用于控制功率开关转换器,可提供多电机的控制等。TMS LF2407采用诸如自适应控制、卡尔曼滤波和控制等先进的控制算法,支持多项式的高速实时算法,因而可减少力矩纹波、降低攻耗、减少振动,从而延长被控设备的寿命,TMS320LF2407采用4级流水线结构与改进的哈佛结构。片内外设及存储器资源如下: (1)双8路或单16路的10位A/D转换器,转换时间为375ns(该指标视型号而不同)。 (2)片内存储器:32K字闪存、2.5K字RAM,其中包含544字的双端口RAM(DARAM),2K字的单端口RAM(SARAM)。 (3)41个可独立编程的多路复用I/O引脚。 (4)两个事件管理器EV A、EVB,适用于控制各种类型的电机,为工业自动化方面的应用奠定了基础。两个事件管理器EV A、EVB包含有如下资源:2个16位通用定时器;8个16位PWM通道;对外部事件进行定时捕捉的3个捕捉单元,其中2个具有直接与光电编码器输出脉冲相连接的能力;防止击穿故障的可编程PWM死区控制。 (5)串行通信接口SCI模块。 (6)串行外设接口SPI模块。 (7)带锁相环PLL的时钟模块。 (8)5个外部中断(复位、两个驱动保护中断与两个可屏蔽中断)。

三相六拍步进电机控制系统设计

1 引言 课程设计任务和要求 课程设计任务: 设计一个三相步进电机控制系统,设计一个计算机步进电机程序控制系统,可以对步进电机的转速、转向以及位置进行控制。通过设计,掌握步进电机的工作原理、掌握步进电机控制系统的设计原理、设计步骤,进一步提高综合运用知识的能力。 要求完成的主要任务: (1)设计接口电路和驱动电路,对步进电机进行控制。 (2)选择控制算法,编写控制程序,实现三相步进电机在六拍工作方式下先正转90度,然后再反转60度,要求其速度可调,转向可控。 (3)写出设计说明书。 课程任务要求: (1)查阅资料,确定设计方案 (2)选择器件,设计硬件电路,并画出原理图和PCB图 (3)画出流程图,编写控制程序 (4)撰写课程设计说明书 2 步进电机的概述 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。 2)步进电机外表允许的温度高。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。 3)步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。 4)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步

进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。 步进电机的工作原理 步进电机是一种用电脉冲进行控制 ,将电脉冲信号转换成相位移的电机,其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度 ,脉冲的频率决定了电机运转的速度.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。 步进电机的技术参数 1)空载启动频率 即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。 2)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°/°(表示半步工作时为°、整步工作时为°),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。 3)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°/°、三相的为°/°、五相的为°/°。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。

基于-51单片机步进电机控制-设计报告说明书源程序

一步进电机与驱动电路 1.1 什么是步进电机 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数来控制角位移量,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。 1.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式(PM)、反应式(VR)、和混合式(HB)三种。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。 1.3 步进电机的特点 1.精度高一般的步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。可在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速,快速起停、正反转控制及制动等,这是步进电动机最突出的优点 2.过载性好其转速不受负载大小的影响,不像普通电机,当负载加大时就会出现速度下降的情况,所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合; 3.控制方便步进电机是以“步”为单位旋转的,数字特征比较明显,这样就给计算机 控制带来了很大的方便,反过来,计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场; 4.整机结构简单传统的机械速度和位置控制结构比较复杂,调整困难,使用步进电机后,使得整机的结构变得简单和紧凑。 1.4 步进电机的原理 图1是一种四相可变磁阻型的步进电机结构示意图。这种电机定子上有八个凸齿,每一

步进电机调速系统的设计与实现

目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 第1章绪论 (1) 1.1课题研究的目的和意义 (1) 1.2国内外研究概况 (1) (2) 第2章步进电机系统设计方案 (2) 2.1步进电机的概述 (2) 2.2步进电机的驱动方式论证 (3) 2.3 步进电机运行控制 (6) 第3章系统硬件设计 (9) 3.1主控芯片介绍 (9) 3.2驱动电路 (11) (12) 3.4显示电路设计 (12) 3.5按键设计 (13)

第4章系统软件设计 (13) 4.1主程序设计 (13) 4.2按键子程序 (15) 第5章系统仿真与调试 (15) 5.1系统的仿真 (15) 5.2系统的调试 (16) 总结 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18) 附录 (18)

摘要 步进电机有启动快、步进精确、定位准等特点。随着现在自动化的需求,步进电机的应用已经非常广泛,在现在的自动化工厂中,起着重要的作用。 利用Proteus软件,进行电路的搭建和仿真。以单片机为核心通过连接外围电路组成控制步进电机调速的控制系统,通过方向信号,改变步进电机的旋转方向,调节频率,从而改变速度。本文通过介绍驱动电路,从中选择驱动方式,从而实现步进电机的细分驱动功能,确定步进电机的运行方式,并详细介绍了细分驱动电流的计算方法,细分能使步进电机的运行更稳定可靠,减少运行噪音。其中驱动电路的核心是以TB6560AHQ芯片搭建的电路,转速能达到五个级别的调速范围,最高转速能达到500多转。最后进行仿真,然后画出相对应的PCB板进行焊接,完成相应的实物。整个设计思路还是比较简单,操作容易,成本也比较低。 关键词:步进电机;单片机;细分驱动

步进电机运动系统设计方案

步进电机运动系统案设计 学院:职业技术学院 专业:09机电一体化 姓名:乐治后 学号:092103010013 指导老师:余德艳 设计时间:2011.5.27-6.1

步进电机运动系统案设计 一、概述 随着工业水平的提高,市场竞争的激烈,人民需求的巨大变化,各行各业对其自己产品质量的要求也更加格,提高生产效率,扩大产品原材料的来源,降低生产成本也是生产厂家非常重视的面。而生产效率的提高,就必须在改进生产设备上来实现。对于制造行业来说更是如此,于是基于P89C668单片机的步进电动机运动控制系统的研发就成了本次毕业设计的课题。 二、硬件的选型 本设计硬件选型包括步进电动机选型和P89C668单片机的选型,现对它们的特点和功能分别描述如下。 (一)、步进电动机 1、步进电动机简介 步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与同俱增,在各个国民经济领域都有应用。 步进电机又称电脉冲马达,它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。其特点是:转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比,并在时间上与输入脉冲同步,因此可以通过改变输入电脉冲的频率来实现调速:由于其转轴的输出的角位移量与输入的脉冲数成正比,于是可以通过控制脉冲个数来控制步进电动机的角位移量。步进电动机有利于装置或设备的小型化和低成本,而且很容易用微机实现数字控制。因此,广泛应用于

众多的领域中并得以不断的发展,并实现机电一体化和自动化。 随着混合式步进电机的产生和应用,其输出功率和力矩不断增加,成本与价格却不断降低,为步进电机的推广应用打下了良好的基础。步进电动机的应用领域十分广泛,在机械、冶金、电力、电子、仪表、轻工,以至医疗、印刷等行业都有使用。例如:计算机的外设、办公自动化中的打印机、传真机的送纸机构、数控机床,记数指示装置,阀门控制,纺织机,等均有应用。一般都用在工作难度较高,工作条件较差,或要求速度快、精度高的场合。随着大功率器件品质的提高,步进系统正在稳步进入普通功率甚至大功率的工业领域。 2、步进电动机的特点 步进电动机具有转矩大,惯性小,响应频率高的优点。另外还有以下特点: 1.步进电机的工作状态不易受各种干扰因素(如电源电压的波动、电流的大小不波形的变化、温度动)的影响,只要在他们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前,就不影响其正常工作; 2.步进电机的步距角有误差,转子转过一定步数以后也会出现累计误差,但转子转过一转以后,其累计误差为“零”,不会长期积累,因此输出的转角或位移精度高; 3.控制性能好。在起动、停止、反转时不易“丢步”。步进电动机通常不用反馈就能对位移或速度进行精确控制,因此被广泛应用于开环结构(有时也在闭环机电控制系统中应用)的机电一体化系统中,使系统简化,并可靠地获得较高的位置精度。 4.采用直接数字控制性能好。步进电机是根据脉冲个数决定旋转角度的,单片机只需记住脉冲个数就能计算出电机的旋转角度,从而计算出被控对象的行进距离。省去了路程检测模块,从而简化了设计。 出于可以用数字信号直接控制,因此很容易与微型机算计相连接实现机电一体化控制。步进电机的特征:

舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计

舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计 摘要:介绍了舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计。电路采用74373锁存,74LS244和ULN2003作电压和电流驱动,单片机AT89C52作工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复用方式,实时更新各个电机的速度和方向。 关键词:单片机,中断服务,速度累加计数器,归一化速度 在机器人舞蹈时,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。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。 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。

步进电机控制系统设计.

毕业设计论文 论文题目:基于单片机的步进电机控制电路板设计 摘要 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制,通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片ULN2003驱动步进电机;同时,用 4个按键来对电机的状态进行控制,并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动(集成达林顿ULN2003)模块、数码显示(SM420361K数码管)模块、测速模块(含霍尔片UGN3020)6个功能模块的设计,以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上,对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑

************* 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机,在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点,给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品(打印机、照相机、雕刻机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片,它以其独特的低成本,小体积广受欢迎,当然其易编程也是不可多得的优点为此,本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统,可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。 1.2 设计目的及系统功能 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元,通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。 1

单片机步进电机程序设计

目录 1 引言 (1) 2 步进电机设计方案及原理 (1) 2.1 电路基本理论 (1) 2.2 方案设计 (1) 3 硬件设计 (2) 3.1 硬件设备 (2) 3.2 设计思路 (2) 3.3 步进电机模块 (2) 3.4 控制模块 (2) 3.5 指示灯模块 (3) 4 软件设计 (4) 4.1 程序流程图 (4) 4.2 中断延时程序 (4) 5 总结 (5) 6 参考文献 (5) 7 附录 (5) 7.1 硬件仿真图 (5) 7.2 源程序代码 (6)

1引言 如今步进电机由于其一步一动以及单、双拍工作模式的特点已经被应用于很多机床设备中,控制好步进电机的运动,使其高效可靠的工作是非常重要的环节。在该设计中主要模拟步进电机实现正反转的控制。 步进电机是一种将电脉冲转变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。可通过控制脉冲数来控制角位移量,来达到准确的定位目的,也可通过控制脉冲的频率来控制电机的转速和加速度,从而达到调速的目的。 本设计根据步进电机的结构、原理及应用,在keil uVision2软件中利用C语言编写程序,然后在Proteus7.0仿真软件中反复运行和调试,实现单片机对步进电机的控制。 2步进电机设计方案及原理 2.1 电路基本理论 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,它的的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。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,控制换相顺序,即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向,即给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,若按反序通电换相,则电机就反转。控制步进电机的速度,即给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步,两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。同时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。2.2方案设计 基于单片机的步进电机控制电路的基本组成如图1所示。 图1 步进电机控制电路的原理框图

步进电机控制系统设计

课程设计任务书 设计题目:微机步进电机控制系统设计 设计目的: 1.巩固和加深课堂所学知识; 2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力; 3.通过步进电机控制系统设计与制作,深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速 度、启/停的控制。 设计任务及要求:(在规定的时间内完成下列任务) 任务:控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。按下开关SW1时启动步进电机,按ESC键停止工作。采用循环查表法,用软件来实现脉冲循环分配器的功能 对步进电机绕组轮流加电。 要求对题目进行功能分析(四项功能:快速顺时针旋转,慢速顺时针旋转, 快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转),进行步进电机远程控制系统硬件电路设 计,画出电路原理图、元器件布线图、实验电路图;绘制程序流程图,进行 步进电机控制程序设计(采用8086汇编语言);系统调试、运行,提交一个 满足上述要求的步进电机控制系统设计。 时间安排:(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行) 具体要求:设计报告撰写格式要求(按提供的设计报告统一格式撰写), 具体内容如下: ①设计任务与要求②总体方案与说明 ③硬件原理图与说明④实验电路图与说明 ⑤软件主要模块流程图 ⑥源程序清单与注释 ⑦问题分析与解决方案(包括调式记录、调式报告,即在调式过程中遇到的主要问 题、解决方法及改进设想); ⑧小结与体会 附录:①源程序(必须有简单注释)②使用说明③参考资料 指导教师签名:08 年12 月01 日 教研室主任(或责任教师)签名:年月日

目录 第1章需求分析 (1) 1.1课程设计题目 (1) 1.2步进电机介绍 (1) 1.3课程设计任务及要求 (1) 1.4软硬件运行环境及开发工具 (1) 第2章概要设计 (2) 2.1设计原理及实现方法 (2) 2.1.1 步进电机控制原理 (2) 2.1.2微机步进电机控制系统原理图 (2) 2.1.3 运行方式与方向的控制——循环查表法 (3) 2.1.4步进电机的启/停控制——设置开关 (4) 2.2微机步进电机控制系统设计流程图 (4) 第3章详细设计 (5) 3.1 硬件设计与实现 (5) 3.2软件设计 (5) 3.2.1正向慢转子程序 (5) 3.2.2正向快转子程序 (6) 3.2.3反向慢转子程序 (6) 3.2.4反向快转子程序 (6) 3.2.5长延时子程序 (7) 3.2.6短延时子程序 (7) 第4章系统调试与操作说明 (7) 4.1系统调试 (7) 4.2 操作说明 (8) 第5章课程设计总结与体会 (8) 参考文献 (9) 附录微机步进电机控制系统源程序 (9)

步进电机速度控制系统设计

目录 1 总体方案的确定 (1) 1.1 对步进电机的分析 (1) 1.2 电机的控制方案 (2) 1.3 控制算法的方案 (3) 1.4 串口通讯的模拟 (3) 2 硬件的设计与实现 (4) 2.1 微处理器的选择 (4) 2.2 控制电路的实现 (4) 2.3 键盘和显示电路 (6) 3 软件的设计与实现 (6) 3.1 控制信号输入程序 (7) 3.2 步进电机控制程序设计 (8) 3.3 程序分析及说明 (9) 4 系统的仿真与调试 (10) 4.1 程序的调试 (11) 4.2 串口通信的调试 (11) 4.3 调试结果及分析 (11) 5 设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

步进电机速度控制系统设计报告 1 总体方案的确定 系统以单片机为核心,接收并分析来自键盘或串口的控制指令,经过CPU 的逻辑计算输出控制信息,让步进电机按要求转动。由于步进电机是开环元件,系统不需反馈环节,但也同时要求控制信号足够精确。此外,为实现单片机与电机之间信号对接,需要加入步进电机驱动单元。 1.1 对步进电机的分析 步进电机又叫脉冲电机,它是一种将电脉冲信号转化为角位移的机电式数模转换器。在开环数字程序控制系统中,输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲,控制步进电机做相应的转动,步进电机驱动数控系统的工作台或刀具。很明显,指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台或刀具的总位移量,指令脉冲的频率决定了移动的速度。因此,指令脉冲能否被可靠地执行,基本上取决于步进电机的性能。 步进电机的工作就是步进转动。在一般的步进电机工作中,其电源都是采用单极性的直流电源。要是步进电机转动,就必须对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电。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(即步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,即可达到调速的目的。本设计是用单片机输出可调脉冲作为单片机的控制信号,通过改写脉冲频率调节单片机转速。 常见的步进电机分三种: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;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,但噪声和振动都很大。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,应用最为广泛。单片机管脚输出电压一般不足以驱动步进电机转动,所以需要在单片机和步进电机之间加入驱动电路。

步进电机控制系统设计报告

课程设计报告 单片机课程设计 课程设计题目:步进电机无级调速系统设计 姓名: 学号: 专业: 班级: 指导教师: 10年4月29 日

目录

摘要 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制,通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片ULN2003驱动步进电机;同时,用 4个按键来对电机的状态进行控制,并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动(集成达林顿ULN2003)模块、数码显示(SM420361K数码管)模块、测速模块(含霍尔片UGN3020)6个功能模块的设计,以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上,对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑的C语言。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。 本控制系统的设计采用实验室中的试验箱单片机控制,通过人为按动各开关实现步进电机的开关,以及电机的加速及减速功能,另外还增加可设正反转的功能,具有灵活方便、适应范围广易懂的特点,能够满足实现自身实践动手能力提高的需求。

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