步进电机及其控制Word文档格式.docx

1、/（22）=1.83、步进电机的驱动:步进电机的驱动是靠定子线圈激磁后，将邻近转子上相异磁极吸引过来实现的。因此，线圈排列的顺序，以及激磁信号的顺序就很重要。以2相式步进电机为例，其驱动信号有1相驱动、2相驱动和1-2相驱动三种。图4：步进电机的驱动方式：1相驱动、2相驱动和1-2相驱动。（1）、1相驱动：任何一个时间，只有一组线圈被激磁，其他线圈在休息，因此产生的力矩较小，但这种激磁方式最简单，信号依次为：1000-0100-0010-0001-1000（正转）0001-0010-0100-1000-0001（反转）有四种不同的信号呈现周期性的变化。在AT89S52中产生这种信号，以正转为例

2、，可以先输出“0001”，经过一小段时间延迟后，让步进电机有足够的时间建立磁场及转动，再输出“0100”，延时 依次循环输出这四种信号即可。（2）、2相驱动：任何一个时间，有两组线圈同时被激磁，因此，产生的力矩比1相驱动要大。其信号依次为：1100-0110-0011-1001-1100（正转）1100-1001-0011-0110-1100（反转）信号输出方式与1相驱动类似。（3）、1-2相驱动：1-2相驱动的方式又称为“半步驱动”，每个驱动信号只驱动半步。其驱动信号依次为：1001-1000-1100-0100-0110-0010-0011-0001（正转）1001-0001-0011-0

3、010-0110-0100-1100-1000（反转）共有8种信号成周期性的变化,仔细观察可以发现其中的信号是将1相驱动和2相驱动的信号混合而成的。具体应用时根据不同型号的步进电机采用不同的驱动方式，本EDA实验箱中的步进电机采用1相驱动的方式进行驱动。4、转速控制控制步进电机的运行速度，实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期，即在加速的过程中，使脉冲的输出频率增加；在减速过程中，使脉冲的输出频率减小。脉冲信号的频率可以用软件延时来确定。5、步进电机的驱动电路AT89S52的输出电流很难驱动步进电机，必须另外设计驱动电路才行，在此我们将采用ULN2003（如图5）驱动步进电机。一颗UL

4、N2003系列IC包含7个开集极式输出的反相器，而在每个输出端都有一个连接到公共端（VCC）的二极管，作为放电保护电路，每组反相器的内部电路如图6.图5:ULN2003图6:内部电路【实验内容】原理图:1、根据EDA步进电机步进角度，计算出该步进电机的齿间距和齿数，填入表1；齿数齿间距步进角度 12 30152、步进电机的步进和特定角度旋转（1）将“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验步进电机实验底层驱动”路径下 “LCD1602.sof”文件烧入FPGA中。具体步骤如下：a） 用USB转换线将 USB BLASTER 与PC机相连，USB BLASTER的另一端连接到FPGA核心板右下角J

5、12口。如果连接正常，USB BLASTER绿灯点亮。b） 双击“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验步进电机实验底层驱动”路径下 “LCD1602.qpf”文件,启动Quartus II；c） 单击菜单栏中 ToolsProgrammer ,打开FPGA程序下载窗口；d） 单击界面右上角“Hardware Setup”，在“Currently selected Hardware”下拉列表中选择“USB-BlasterUSB-0”，激活USB-Blaster，单击“close”关闭；e） 单击“Add File”，路径选择“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验步进电机实验底层驱动”,选中文

6、件“LCD1602.sof”，勾选Program/Configure；f） 给EDA主板供电，单击“start”，将底板驱动程序烧录到FPGA中。g） 烧录后不要断电，断电后程序会丢失，需要重新烧录。（2）利用“程序一.c”代码，创建keil工程，生成“程序一.hex”文件a） 单击“开始程序”,启动Keil uVision2；b） 单击“ProjectNew Project”,创建新工程；c） 新工程保存路径为“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验程序一”，工程名设为“工程一”，单击“保存”；d） 在弹出的“器件选择窗口”中，选择“AtmelAT89S52”，单击“确定”；e） 右键单击窗

7、口右边列表栏中“Source Group 1”，选择“Add File to Group Source Group 1”；f） 选中“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验程序一”路径下“程序一.c”,单击“Add”，然后单击“close”；g） 双击“程序一.c”，打开该文件。h） 单击窗口左上角“Build Target”按键，编译程序一；i） 单击窗口左上角图标，选中“output”面板，选中“Creative HEX”,单击“确定”j） 再次单击窗口左上角“Build Target”按键，将生成“程序二.Hex”文件；k） 在路径“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验程序一”下，已经

8、生成“程序二.Hex”文件。（3）将 程序一.hex 烧入单片机a） 用DB25-ISP下载线连接单片机ISP程序下载口（EDA主板右下角J15口）和PC机并口，EDA主板右下角S8拨码开关全部拨向ON；b） 在桌面双击图标，启动ISPlay；c） 单击“检测器件”，听到“嘀嘀嘀”，表示器件检测成功；d） 单击“文件”，选择“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验程序一”路径下“程序一.hex”,单击“打开”；e） 单击“AUTORUN！”，完成程序的下载；下载完成会听到“嘀嘀嘀”的响声。完成表2：操作步进电机状态开机静止单击按键K1顺时针每次旋转60单击按键K5逆时针每次旋转60单击按键K9

9、顺时针每次120单击按键K13逆时针旋转两圈3、步进电机正、反、加速、减速转动控制通过按键控制步进电机的正转、反转、加速、减速、停止和转动等动作。（1） 将“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验步进电机实验底层驱动”路径下 “LCD1602.sof”文件烧入FPGA中，若上步实验后系统未重启，此步可省略。具体步骤见前。（2） 利用“程序一.c”代码，创建keil工程，生成程序一.hex文件。（3） 将“桌面EDA实验-51部分-步进电机实验程序二”路径下“程序二.hex”烧入单片机。完成表3：按键操作反向旋转暂停继续加速旋转减速旋转4、程序分析设计：（1） 阅读 程序一.c ，要使单击按键K

10、9时，步进电机逆时针旋转240, 应该如何修改程序？写出程序代码；#includeAT89X52.hsfr p0=0x80;sfr p1=0x90;sfr p2=0xA0;sfr p3=0xB0;sbit s1=p32;/正向步进sbit s2=p33;/反向步进sbit s3=p34;/正向旋转120sbit s4=p35;/反向旋转2圈int con=800;char data id1=0,id2=0,id3=0,id4=0;/按键标志unsigned char motorni8=0xF2,0xF8,0xF4,0xF1,0xF2,0xF8,0xF4,0xF1;/逆时针unsigned ch

11、ar motorshun8=0xF2,0xF1,0xF4,0xF8,0xF2,0xF1,0xF4,0xF8;/顺时针unsigned char motorout8=0,0,0,0,0,0,0,0;/电机输出delay（int t）int i,j;for（i=0;it;i+）for（j=0;j10;j+）;keyscan（） int i,j;/按键s1:正向步进 if（s1=0） delay（1000）; while（s1=0）; for（i=0;4; p0=motorshuni; delay（400）; /按键s2:反向步进 if（s2=0） while（s2=0）; p0=motornii;

12、/按键s3:正向旋转120度 if（s3=0） while（s3=0）; for（j=0;j+）/将这句改成重复4次，由于每次转动/60度，所以可以实现正向转动240度 for（i=0; p0=motorshuni; delay（400）; /按键s4:反向旋转2圈 if（s4=0） while（s4=0）;12;j+） p0=motornii;void main（） p0=0xff; while（1） keyscan（）;（2） 阅读 程序二.c ，要实现系统初始化时，步进电机顺时针旋转，怎样修改程序？/对应于按键K1 反向/对应于按键K5 停止/对应于按键K9 加速/对应于按键K13 减速

13、unsigned char motorout8;motor（） int i; if（id2=0） for（i=0;8; p0=motorouti; delay（con）; else if（id2=1）反向 id1+; if（id1=1） motorouti=motornii; else if（id1=2） id1=0; motorouti=motorshuni;停止继续 delay（900）; id2=id2;加速 if（40con4100） con=con/2; if（con40） con=4000;减速 if（304000） con=40;else /当扫描按键时，没检测到按键时， del

14、ay（1000）； /执行else语句，即正向旋转 motor（）; （3） 怎样实现步进电机转速的渐变，完成先递增，后递减？写出程序代码或画出流程图。unsigned char motorout8=0xF2,0xF1,0xF4,0xF8,0xF2,0xF1,0xF4,0xF8;speedup（） /定义一个加速函数,当转动单位时/间con大于20时，做加速转动 while（con20） con=con/2;speeddown（） /定义一个减速函数,当转动单位时/间con小于4100时，做减速转动 while（con con=con*2;void main（） /最后在main函数中调用/speedup和speeddown speedup（）;speeddown（）;【实验体会】（1） 首先是对keil的使用不是太了解，没有设置环境变量，耽误了很长时间，由于上次人太多，没有亲自上手的机会，虽然耽误了很长时间，但是对软件使用印象更加深刻。（2） 前两个试验修改比较简单，没有遇到多大的困难，在最后一个实验时，没有定义motorout8，导致在写好加速减速函数时，在main函数中调用没有观察到现象。（3） 实验对步进电机有了直观了解，了解如何通过编程实现对步进电机的控制。