步进电机及其控制

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1、数字信息技术实验报告实验名称：步进电机及其控制一.实验目的1.熟悉步进电机的结构和驱动方式2.掌握用AT89S52来控制步进电机的方法3.进一步熟悉EDA实验平台二.实验内容按键控制步进电机实现」I•:转加速3圈，反转减速1.5圈三.实验仪器EDA实验箱、PC机、DB25-ISP下载线、USB转换线、USB-BLASTER编程器等软件:QuatusII、KeiluVision2^ISPlay等四.实验原理步进电机(steppingmotor)是一种以脉冲控制的转动设备，由于是以脉冲驱动，很适合以数字或微型计算机來控制，做一乂把

2、它当成是一种数字设备。1、步进电机的结构：步进电机与-•般电机结构类似，除了托架、外売之外，就是转子和定子，比较特殊的是其转子与定子上有许多细小的齿，如图1所示。转子为永久磁铁，线圈绕在定子上。根据项圈的恥置，步进电机可以分为2相、4相、5相等，如图2所示。比较常用的是2相的步进电机。中包括两组具冇中间抽头的线圈，A、coml、A为一组，B>com2、@为另一组。两相5线式步进电机就是将其中的coml和com2连接。图厶步进电机的种类图1：步进电机的基本结构2、步进电机步进角度的计算顾名思义，步进电机就是一步步走的电机，其转了

3、与定了的齿，决定了其每布的间距。如图3所示。图3：步进电机的齿间距若转子上有N个齿，则其齿间距&为：&二转了齿间距=360N而步进角度/为：/二转子齿间距二&2xfflS~2P以帘用的2相式50齿步进电机为例，0=360°/50=7.2°5二7.2°/（2X2）=1.8°3、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來实现的。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。A相Mo0o

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15、o目相"Flooooo“1图4：步进电机的驱动方式：1相驱动、2和驱动和1-2和驱动。（1）、1相驱动：任何一个时间，只有一纟F1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•…0001-0010-0100-1000-0001—・

16、・（正转）・・（反转）有四种不同的信号呈现周期性的变化。在AT89S52*!'产牛这种信号，以正转为例，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相驱动要人。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

17、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）1001-0001-0011-0010-0110-0100-1100-1000……（反转）共冇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岀时钟脉冲的频率或换和的周期，即在加速的过程

18、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ULN2003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.输出端VCC公共端输入端接地端图5:ULX2003COMInputB图6:内部电路一.实验步骤原理图:PIO1.,RSTP】34Pl0/

19、TPl.l/TPl2PI3Pl4PI5Pl6Pl7AT89S5XVccVCC40TULN2003RST/VPDPOOP01P02P03P04P0.5P06P0.7J-鬻