步进电机控制实验 单片机课程设计.docx
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1、目录1 步进电机简介 32 实验目的 33 实验设备及器件 44 实验内容 45 实验原理 46 步进电机的结构 77 步进电机控制方法 118 步进电机原理图 129 步进电机程序流程图 1310 步进电机程序 1411 感言 1512 参考文献 16一、 步进电机简介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步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,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,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量
2、,从而达到准确定位的目的;同时可以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。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 二、 实验目的1、了解步进电机控制的基本原理。2、掌握它的转动控制方式和调速方式。3、设计并实现给定步进电机的控制。4、进一步掌握步进电机的控制方法。5、进一步掌握单片机硬件和软件的综合设计方法。三、 实验设备及器件IBMPC机 一台DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、
3、试验仪三合一综合开发平台 一台四、 实验内容1.编写程序,通过单片机的P1口控制步进电机的控制端,使其按一走的控制方式进行转动。2.分别采用双四拍(AB-BC-CD-DA-AB)方式、单四拍(A-B-C-D-A)方式和单双八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)方式编程,控制步进电机的转动方向和转速。3.观察不同控制方式,步进电机转动时的震动情况和步进角的大小,比较这几种控制方式的优缺点。五、 实验原理通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该
4、磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。图1(a)中,当A相绕组通以直流电流时,根据电磁学原理,便会在AA方向上产生一磁场,在磁场电磁力的作用下,吸引转子,使转子的齿与定子AA磁极上的齿对齐。若A相断电,B相通电,这时新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB磁极齿对齐,转子沿顺时针转过60。通常,步进电机绕组的通断电状态每改变一次,其转子转过的角度称为步距角。因此,图1(a)所示步进电机的步距角等于60。如果控
5、制线路不停地按ABCA的顺序控制步进电机绕组的通断电,步进电机的转子便不停地顺时针转动。若通电顺序改为ACBA,同理,步进电机的转子将逆时针不停地转动。上面所述的这种通电方式称为三相三拍。还有一种三相六拍的通电方式,它的通电顺序是:顺时针为A AB B BC C CA A ;逆时针为A AC C CB B BA A。若以三相六拍通电方式工作,当A相通电转为A和B同时通电时,转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引,转子的磁极只好停在A和B两相磁极之间,这时它的步距角等于30。当由A和B两相同时通电转为B相通电时,转子磁极再沿顺时针旋转30,与B相磁极对齐。其余依此类
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