步进电机控制实验报告

利用P0输出脉冲序列，74LS244输入开关量，开关K2-K8控制步进电机转换（分6挡），K0、K1控制步进电机转向。必须要K2-K8中一开关和K0、K1中一开关同时为‘1’时步进电机才启动，其他情况步进电机不工作。

步进电机驱动原理是通过对它每线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路又脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。微电脑控制步进电机最合适。

二、 试验目的

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编程方法。 三、步进电机工作原理

步进电机是将给定的电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 给定一个电脉冲信号，步进电机转子就转过相应的角度，这个角度就称作该步进电机的步距角。目前常用步进电机的步距角大多为1.8度（俗称一步）或0.9度（俗称半步）。以步距角为0.9度的进步电机来说，当我们给步进电机一个电脉冲信号，步进电机就转过0.9度；给两个脉冲信号，步进电机就转过1.8度。以此类推，连续给定脉冲信号，步进电机就可以连续运转。由于电脉冲信号与步进电机转角存在的这种线性关系，使得步进电机在速度控制、位置控制等方面得到了广泛的应用。 步进电机的使用至少需要三个方面的配合，一是电脉冲信号发生器，它按照给定的设置重复为步进电机输送电脉冲信号，目前这种信号大多数由可编程控制器或单片机来完成；二是驱动器（信号放大器），它除了对电脉冲信号进行放大、驱动步进电机转动以外，还可以通过它改善步进电机的使用性能，事实上它在步进电机系统中起着重要的作用，一般一种步进电机可以根据不同的工况具有多种驱动器；三是步进电机，它有多种控制原理和型号，现在常用的有反应式、感应子式、混合式等。

步进电机的速度控制是通过输入的脉冲频率快慢实现的。当发生脉冲的频率减小时，步进电机的速度就下降；当频率增加时，速度就加快。还可以通过频率的改变而提高步进电机的速度或位置精度。

步进电机的位置控制是靠给定的脉冲数量控制的。给定一个脉冲，转过一个步距角，当停止的位置确定以后，也就决定了步进电机需要给定的脉冲数。在包装机控制中，给定脉冲数的多少，还与机构的参数有关，例如螺杆的直径等。 在包装机械中，很多情况下需要控制执行机构的运行速度和运行位置，以前都是通过机械或其它方式来完成的，机构复杂、调节不易。改用步进电机后，不仅能使包装机械结构变得简单、调节方便、可靠性增加，而且粗度会得到很大提高。

四、 试验电路及连线

步进电机的驱动电压输入接J10的VB脚；

步进电机的A、B、C、D四相输入接J10的A、B、C、D脚。

五、 试验说明

1、 本试验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线由A、B、C、D四相组成。

2、 驱动方式为四相四拍方式。各线圈通电顺序如下表。按表中顺序切换，电机顺时针方向

转，若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。

（注：为提高步进电机负载能力和运行平稳，可使用四相八拍驱动方式） 顺序/相 1 2 3 4 、 A 1 0 0 0 B 0 1 0 0 C 0 0 1 0 D 0 0 0 1 六、 试验框图

七、步进电机试验程序MSTEP。ASM程序清单： P1 EQU 8200H P0 EQU 8300H ORG 0000H SJMP START

ORG 0040H 0000 02 00 40 START：

MOV SP,#60H 75 81 60 CLR C 0043 C3

PUSH PSW 0044 C0 D0 MOV R5，#10010010B 0046 7D 92 READ：

MOV DPTR，#P1 0048 90 82 00 MOVX A，@DPTR 004B E0

JB ACC.0,DIRECT0 004C 20 E0 05 JB ACC.0.DIRECT1 004F 20 E1 06 SJMP READ 0052 80 F4 DIRECT0:MOV R7,#00H 0054 7F 00 SJMP SPEED 0056 80 02 DIRECT1: MOV R7,#0FFH 0058 7F FF SPEED:

JB ACC.2,SPEED0 005A 20 E2 11 JB ACC.3,SPEED1 005D 20 E3 12 JB ACC.4,SPEED2 0060 20 E4 13 JB ACC.5,SPEED3 0063 20 E5 14 JB ACC.6,SPEED4 0066 20 E6 15 JB ACC.7,SPEED5 0069 20 E7 16 AJMP READ 006C 01 48 SPEED0: MOV R6,#61H 006E 7E 61 AJMP WAVE 0070 01 86

SPEED1: MOV R6, #51H 0072 7E 51 AJMP WAVE 0074 01 86

SPEED2: MOV R6,#31H 0076 7E 31 AJMP WAVE 0078 01 86

SPEED3: MOV R6,#21H 007A 7E 21 AJMP WAVE 007C 01 86 SPEED4: MOV R6,#11H 007E 7E 11 AJMP WAVE 0080 01 86

SPEED5: MOV R6,#09H 0082 7E 09 MOV B, R6 0084 8E F0 WAVE:

LCALL DELAY 0086 12 00 A2 DJNZ R6, WAVE 0089 DE FB MOV DPTR,#P0 008B 90 83 00 MOV A,R5 008E ED

CJNE R7,#00H,NEG 008F BF 00 05 POP PSW 0092 D0 D0 RLC A 0094 33

SJMP SSS 0095 80 03

NEG: POP PSW 0097 D0 D0

RRC A 0099 13 SSS:

PUSH PSW 009A C0 D0 MOV R5,A 009C FD

ANL A,#07H 009D 54 0F MOVX @DPTR,A 009F F0 AJMP READ 00A0 01 48 DELAY :

MOV R0,#40H 00A2 78 40 DELAY1: MOV R1,#4FH 00A4 79 4F DJNE R1,#4FH 00A6 D9 FE DJNE R0,DELAY1 00A8 D8 FA RET 00AA 22 END

结语

步进电机是一种输出与输入数字脉冲对应的驱动元件,具有快速启动和停止的能力。转子运动的速率仅取决于驱动脉冲频率,转子运动的总位移也仅取决于总的驱动脉冲数,步距精密准确,而且不易受电压、电流的波动,脉冲波形状, 自身和环境温度变化等干扰因素的影响。在一定的频率范围内,启动、停止、正转、反转等运动方式的改变,都不会产生失步现象。采用AT89S51 单片机设计的三相步进电机控制系统,外围器件少,性价比高,不需扩展存储器。整个系统具有结构简单、成本低廉、可靠性高、使用方便、通用性强和控制精度高等特点,运行平稳,控制效果良好。