步进电机

实验二步进电机
一、实验目的
1.掌握步进电机的工作原理；
2.掌握利用proteus和keil设计步进电机的方法。

二、实验内容
1.步进电机的介绍
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步进电机件。

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，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。

2.程序
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
sbit P1_0=P1^0;
sbit P1_1=P1^1;
sbit P1_2=P1^2;
sbit P1_3=P1^3;
sbit P1_4=P1^4;
sbit P1_5=P1^5;
sbit P1_6=P1^6;
sbit P1_7=P1^7;
sbit shut=P3^7;
uchar RRR,flg,KKK; //RRR用于调速控制；flg=0正转；flg=1反转; flg=2不转；KKK为P1的状态寄存
uchar loop[2][4]={{0x0c,0x06,0x03,0x09},{0x09,0x03,0x06,0x0c}};//低四位1100，0110，0011，1001 四相双四拍
void loop1(void);
void loop2(void);
void step(void);
main( )
{ uchar i,j;
TMOD=0x10; //T1方式1（16位定时器）
TL1=0xf0; TH1=0xd8; //延时10ms，置初值
EA=0; //开总中断
ET1=0; //开定时器T1
while(1)
{ while(shut) ; //启动开关
if(KKK!=P1) //当P1的值发生变化，触发采集信号
loop1( ); //控制正反转
if(flg!=2)
{ for(i=0;i<=3;i++)
{ P0=loop[flg][i];
for(j=0;j<RRR;j++)
{ step( ); //产生10MS单位步距时间
} } } } }
void step(void) //产生10MS的单位步时间
{
TF1=0;
TR1=1;
while(TF1==0);
TR1=0;
TL1=0xf0;
TH1=0xd8;
}
void loop1(void) //采集顺时针或逆时针信号，P1.6=1，顺时针，P1.7=1，逆时针{
KKK=P1; //暂存P1的状态
if(P1_6==1)
{ flg=0; //正转
loop2( ); //设置不同转速
}
else if(P1_7==1)
{ flg=1; //反转
loop2( );
}
else
{ flg=2; //不转}
}
void loop2(void)
{
if(P1_0==0)
{ RRR=5; //5转每秒}
else if(P1_1==0)
{ RRR=10; //2.5转每秒}
else if(P1_2==0)
{ RRR=20; //1.25转每秒}
else if(P1_3==0)
{ RRR=25; //1转每秒}
else if(P1_4==0)
{ RRR=50; //0.5转每秒}
else if(P1_5==0)
{ RRR=100; //0.25转每秒}
}
3.原理图
三、总结
步进电机又叫脉冲电动机，它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模(D/A)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受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应地转动，步进电机驱动数控系统（如数控机床）的工作台或刀具。

指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台或刀具的总移动量，指令脉冲的频率就决定了移动的速度。

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。

常规的步进电机控制电路主要由脉冲分配器和驱动电路组成。

采用微机控制，主要取代脉冲分配器，而给步进电机提供驱动电源的驱动电路是必不可省的，同时用微机实现对步进电机的走步数、转向及速度控制等。

按正序或反序取输出字可控制步进电机正转或反转，输出字更换得越快，步进电机的转速越高。

步进电机的工作过程是“走一步停一步”的循环过程，也就是说步进电机的步进时间是离散的，步进电机的速度控制就是控制步进电机产生步进动作时间，使步进电机按照给定的速度规律进行工作。

通过本次实验，掌握了步进电机四相双四拍的工作方式和工作原理及利用P roteus和Keil设计步进电机的方法。