课程设计--步进电机驱动电路

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1、吉首大学信息科学与工程学院课程设计报告书课程模拟电子技术基础课题：步进电机驱动电路姓名：学号：专业：年级：指导教师：基地指导教师：2014年6月11一、项目介绍与设计目的步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。二、设计方案1．项目环境要求51单片机KeiluVision4proteus控制51单片机2．项目功能模块软件驱动步进电机L297,L298作为电机的控

2、制模块控制3．设计内容步进电机工作的原理是：步进电动机将电脉冲信号转换成直线位移或角度位移。步进电动机的运动由一系列电脉冲信号控制完成的。单片机每输出一个脉冲，步进电机就转动一个角度或前进一步，它的位移与输入脉冲的数目成正比，它的速度与脉冲频率成正比。11分类反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A

3、，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到10’）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进

4、电动机，混合了永磁式和反应式的优点。11步进电机的静态指标相数——电机内部的线圈组数步距角——表示系统每发一个步进脉冲信号，电机所转的角度。拍数——完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个步距角所需脉冲数。定位转矩——电机在不通电状态下，转子自身的锁定力矩。保持转矩——步进电机通电但没有转动时，定子锁定转子的力矩。步距角精度——步进电机没转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示：误差/步距角×100%。失步——电机运转时运转的步数不等于理论上的步数。失调角——转子齿轴线偏移定子齿轴线的角

5、度。共振点——步进电机有固定的共振区域，其共振区一般在50r/min~80r/min或在180r/min左右。L297是步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。芯片内的PWM斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。11L297各引脚功能说明：1脚(SYNC)——斩波器输出端。如多个297同步控制，所有的SYNC端都要连在一起，共用一套振荡元件。如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。2脚(GND)—

6、—接地端。3脚（HOME）——集电极开路输出端。当L297在初始状态(ABCD=0101)时，此端有指示。当此引脚有效时，晶体管开路。4脚（A）——A相驱动信号。5脚(INH1)——11控制A相和B相的驱动极。当此引脚为低电平时，A相、B相驱动控制被禁止；当线圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰减。若CONTROL端输入是低电平时，用斩波器调节负载电流。6脚（B）—B相驱动信号。7脚(C)——C相驱动信号。8脚(INH2)——控制C相和D相的驱动级。作用同INH1相同。9脚(D)——D相驱动信号。10脚（E

7、NABLE）——L297的使能输入端。当它为低电平时，INH1，INH2，A，B，C，D都为低电平。当系统被复位时用来阻止电机驱动。11脚(CONTROL)——斩波器功能控制端。低电平时使INH1和INH2起作用，高电平时使A，B，C，D起作用。12脚(Vcc)——+5V电源输入端。13脚(SENS2)——C相、D相绕组电流检测电压反馈输入端。14脚(SENS1)——A相、B相绕组电流检测电压反馈输入端。15脚(Vref)——斩波器基准电压输入端。加到此引脚的电压决定绕组电流的峰值。16脚(OSC)——斩波器频率输入

8、端。一个RC网络接至此引角以决定斩波器频率，在多个L297同步工作时其中一个接到RC网络，其余的此引角接地，各个器件的脚I。17脚(CW/CCW)—方向控制端。步进电机实际旋转方向由绕组的连接方法决定。当变此引脚的电平状态时，步进电机反向旋转。18脚(CLOCK)——步进时钟输入端。该引脚输入负脉冲时步进电机向前步进一个增量，该步进是在信号的上