步进电机控制.docx
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步进电机控制
文件排版存档编号：
[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
步进电机控制
杭州电子科技大学
电子系统设计综合实验
设计报告
实验名称:
步进电机控制
实验序号:
4
小组号:
4A
姓名学号:
指导教师:
黄继业
2015年1月4日
1．引言：
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，通俗地说：
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，从而达到调速的目的。
常见的步进电机分三种：
永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。
实验中使用的是永磁式步进电机24BY型，下图是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。
要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。
将COM端标识为C，只要AC、AC、BC、BC，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、A、B、B轮流接地。
2．实验要求：
1．（基本）：
控制四相六线式步进电机的转动（四相八拍方式）
2．（基本）：
显示步进电机的转动圈数、角度和方向
3．（扩展）：
用非接触的方式实时监测步进电机的工作状态
4．实验器材清单：
名称
型号
数量
驱动芯片
L298
1片
霍尔元件
cs3144
1个
二极管
8050
8个
电容
100uf、
各2个
电阻
2K
1个
四：
实验电路原理图
1：
驱动电路原理图：
2:
驱动电路工作原理：
L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接两电机。
IN1、IN2、IN3、IN4引脚从单片机接输入控制电平，控制电机正反转。
3：
L298控制单双八拍的逻辑表：
A电机
B电机
IN1
IN2
IN3
IN4
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
4.霍尔模块电路图
4：
霍尔模块工作原理：
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。
使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。
根据这些输出的脉冲可以实现实时监测电机的工作状态。
5.实验所用的程序代码：
源码目录：
USER:
STM32:
（库文件）
Driver:
/*
要求：
控制步进电机转动，8拍
显示步进电机转动圈数，角度，方向。
非接触方式实时监测
*/
#include""
#include""
#include""
#include""
#include""
u8i,j,keynum,direction=0;
u16Speedtime,loop_num1=0,loop_num2=0,interrupt_num=0,interrupt_speed=0;
doubleangle=0;
EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStructure;
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;
voidEXTIX_Init（void）
{
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE）;
=GPIO_Pin_15;
=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init（GPIOD,&GPIO_InitStructure）;
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE）;
GPIO_EXTILineConfig（GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource15）;
=EXTI_Line15;
=EXTI_Mode_Interrupt;
=EXTI_Trigger_Rising;
=ENABLE;
EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）;
=EXTI15_10_IRQn;
=0x0F;
=0x0F;
=ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
}
voidEXTI15_10_IRQHandler（void）
{
interrupt_num++;."）;
lcd_6x8（0,3,"LoopNum1:
"）;
lcd_6x8（0,4,"LoopNum2:
"）;
lcd_6x8（0,5,"Angle:
"）;
lcd_6x8（0,7,"Speed:
"）;
lcd_6x8（60,7,"N/s"）;
while
（1）
{
keynum=New_KEY_Scan（）;
switch（keynum）
{
case1:
direction++;if（direction==4）direction=0;break;
case2:
Speedtime-=100;if（Speedtime==600）Speedtime=900;break;
default:
break;
}
lcd_6x8_num（45,7,interrupt_speed）;//每秒转速
lcd_6x8_num（100,7,interrupt_num）;
if（direction==0）
{
lcd_6x8_double（45,5,angle）;
lcd_6x8_num（70,3,loop_num1）;
lcd_6x8_num（70,4,loop_num2）;
}
elseif（direction==1）
{
Motor_8（Speedtime）;
i++;
angle=*i;
if（i==50）//达到一圈
{
i=0;
loop_num1++;
}
lcd_6x8_double（45,5,angle）;
lcd_6x8_num（70,3,loop_num1）;
lcd_6x8（0,2,"Forwarddirection!
"）;
}
elseif（direction==2）
{
lcd_6x8_double（45,5,angle）;
lcd_6x8_num（70,3,loop_num1）;
lcd_6x8_num（70,4,loop_num2）;
}
elseif（direction==3）
{
Motor_8_back（Speedtime）;
j++;
angle=*j;
if（j==50）
{
j=0;
loop_num2++;
}
lcd_6x8_double（45,5,angle）;
lcd_6x8_num（70,4,loop_num2）;
lcd_6x8（0,2,"Backwarddirection!
"）;
}
}
}
voidTIM3_IRQHandler（void）
{
//staticu16a=0;
if（TIM_GetITStatus（TIM3,TIM_IT_Update）!
=RESET）//检查指定的TIM中断发生与否:
TIM中断源
{
TIM_ClearITPendingBit（TIM3,TIM_IT_Update）;//清除TIMx的中断待处理位:
TIM中断源
interrupt_speed=interrupt_num;//N/s
interrupt_num=0;
}
}
五：
实验测试结果
本次实验最后验收的效果是比较好的，基本上没有出错，完成了所有要求的内容，测量的结果也比较精确。
六：
设计总结
本次实验的设计主要体现在驱动电路上，本来准备是采用ULN2003来作为驱动芯片，后来查了一下资料发现ULN2003，只能向它灌入电流，输出为高阻态，基本没输出电流。
它一般用来吸收电流的。
比如数码管驱动，或者两相五线、两相六线的步进电机，这种步进电机有一个或两个公共端可以接电源正极，驱动电机，电流从其他各引线经过ULN2003流到地线上。
通过控制ULN2003的输出状态来控制电机的节拍。
但是对于本次实验用的两相四线的电机不太合适，所以最后采用L298来驱动，最后驱动的效果也是比较好的。
拓展模块则采用cs3144霍尔元件来实现。
（本次实验黄涛同学负责编写程序部分，郑康佳、张永杰同学负责做驱动电路等硬件部分，黄涛负责最后测量与修改，实验报告最终由郑康佳同学完成）
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