步进电机控制驱动电路设计

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1、步进电机控制驱动电路设计一、任务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件，它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。设计一个三相步进电机控制驱动电路。二、要求1．基本要求　　1）时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；　2）用IC设计一个具有“自启动”功能的三相三拍环形分配器；3）能驱动三相步进电机的功放电路。使用的是三相步进电机，工作相电压为12V2．发挥部分　　1）设计的环形分配器可实现“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍

2、”的多工作方式选择；2）完成步进电机供电电源电路设计；3）其它创新。操作说明(与实际电路相对应):（从上到下依次）（从左到右）短路环：1234开关：14工作模式：断开接通断开接通00三相单三拍正转断开接通断开接通01三相单三拍反转断开接通断开接通00三相六拍反转断开接通断开接通01三相六拍正转接通断开接通断开00三相双三拍正转接通断开接通断开01三相双三拍反转注意：按键按下为0向上为1如果在工作时有异常情况请按复位键调节变阻器2可以调节速度的大小摘要本设计采用自己设计的电源来给整个电路供电，用具有置位，清零功能的JK触发器74LS76作为

3、主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，从而来完成题目中的要求。并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。本系统具有以下的特点：1．时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；2．具有“自启动”的功能。3．可以工作在“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择的状态下。4．具有复位的功能。（创新）5．具有速度可变的功能。（创新）关键字：555定时器脉冲源环行分

4、配器功率放大电路一、方案论证与比较：（一）电源的设计：系统需要多个电源，脉冲源，环行分配器需要5伏的电压，驱动电路，步进电机需要12伏的稳压电源。方案一：采用升压稳压型稳压电路，用两片MC34063芯片分别将3伏的电池电压进行直流斩波调压，得到5伏和12伏的稳压输出。只要使用两节电池，既节省了电池又减小了系统体积重量，但该电路所输出的电流较小，供电时间短，无法使系统进行稳定的工作，并且需要较大的电流，而此达不到指标。方案二：采用三端稳压集成的7805，7812分别得到5，12V的稳定电压，利用改方法方便简单，工作稳定可靠，输出电流较大。综

5、上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。（二）脉冲源的方案论证及选择：方案一：采用555定时器产生脉冲，它工作频率易于改变从而可以控制步进电机的速度并且工作可靠，简单易行。图一555定时器产生的方法方案二:采用晶振电路来实现，晶振的频率较大，不利于电机的工作，易失步，我们可以利用分频的方法使晶振的频率变小，可以使电机工作稳定，但分频电路较复杂，并且晶振起振需要一定的条件，不好实现。图二晶振产生脉冲源电路综上所述，我们采用方案一来设计脉冲源。（三）环形分配器的设计：方案一：采用74ls194通过送入不同的初值来进行移位依此产生正确的值使步进

6、电机进行转动。但此方案的操作较复杂，需要每次工作时都要进行置位，正反转的操作较复杂，这里很早的将此方案放弃。方案二：使用单独的JK触发器来分别实现单独的功能。图三双三拍正转图四单三拍正转图五三相六拍正转利用单独的做，电路图较简单，单具体操作时不方便，并且不利于工程设计。块分的较零散，无法统一。方案三：利用JK触发器的自己运动时序特性设计，利用卡诺图来进行画简。图六单，双三拍的电路图单，双三拍的正，反转主要由键s1,s2的四种状态来决定四种情况的选择。S1s200单三拍正转01单三拍反转10双三拍正转11双三拍反转图七六拍正反转的实现S10

7、六拍正转1六拍反转注：这里所提供的电路图虽然我们做试验时没有采用，但它们都是我们仿真通过的电路图。此方案较上一个方案有较大提高，但还是电路较复杂，操作不方面，这里并不采用。方案四：我们采用具有置位，清零功能的JK触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器，在这里综合前三个方案的优点，设计出了各个方面性能都比较好的方案。它集合了方案一的置位的功能，综合了方案三的操作方面的功能，并且又在此基础上增加了复位的功能，使此更加具有实用性，更加具有批量生产性。方案四：使用单片机作为脉冲源和环形分配器可以通过从单片机的引脚送出不同的信号来驱动电机，

8、同时此方案有很好的人机交换的功能，在扩展功能的方面很好的空间，可以在其他引脚中送出信号来驱动七段数码管进而来显示不同的工作状态，也可以用单片机内部的定时器来计算速度的大小，进而显示出来，同时也