步进电机实时控制

适用于自动化的同学,赚点积分。

微机原理

课程设计报告

题 目 步进电机转速实时控制 学 院 电子信息工程学院 专 业 自动化（本） 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称

二〇一一年十二月

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设计报告成绩 （按照优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师评语：

指导教师（签名）

年 月说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。

基于步进电机转速实时控制

日

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摘要：本设计采用电压为DC12V的四相八拍步进电机35BYJ46型电机[1]，用ULN2003作为步进电动机驱动电路主芯片，以8255A[2]作为8086并行输出接口，8086对步进电机的控制信号则通过8255A送到ULN2003[3].

关于转向与转速，通过查表的方式实现，以逐次递增方向查表，依次输出表中数据，则步进电机正转；以逐次递减方向查表，则步进电机反转，即通过一个表实现步进电机的正转与反转。转速则通过调用延时子程序，当调用延时较长的子程序时，则步进电机转速慢，当调用延时较短的子程序时，步进电机转速加快。

关键词： 步进电机；微机原理；实时控制

录

目

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第1章 引言 ......................................................................... 1 1.1 背景 .......................................................................... 1 1.2 选题的目的和意义 .............................................................. 1 1.3 本课程设计的主要内容 .......................................................... 1 第2章 步进电机转速实时控制 ......................................................... 2 2.1 设计方案 ...................................................................... 2 2.2 硬件系统基本原理 .............................................................. 2 2.2.1 系统硬件子系统的构成 ...................................................... 3 2.2.2 步进电机工作原理以及与8255接口的关系 ..................................... 3 2.2.3 工作原理 .................................................................. 3 2.3 软件框图及设计思想 ............................................................ 4 2.4 软件清单 ...................................................................... 5 第3章 结束语 ...................................................................... 11 参考文献 ........................................................................... 12 附录 8255A可编程并行接口芯片和74LS138译码芯片简介 ................................ 13

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第1章 引言

1.1 背景

人类社会进入自动化时代的今天，步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。当传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统要求的时候，一系列新的具备控制功能的电动机系统便诞生了。其中应用十分广泛的一类，便是步进电动机。

步进电机是一种执行机构，它能将电脉冲转化为角位移。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（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，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。预计未来步进电机的研究将会继续深入下去，研究方向之一便是电机与驱动的一体化，从而达到减小体积、提高性能和性价比的目的。

1.2 选题的目的和意义

步进电机是工业程控及仪表中的主要控制组件之一。在数字控制系统中，由于它可以可以直接接受计算机来的数字元信号，不需要进行数模转换，所以用起来更方便。步进电机角位移与控制脉冲间的精确同步。若将角位移的改变转变为线性位移、位置、体积、流量等物理量的变化，便可实现对它们的控制。

正因为步进电机具有快速启停，精确步进以及能直接接收数字量等特点，所以使其在定位场合中得到了广泛的应用。特别在工业程控系统中，使用开环控制模式，微型计算机可以很容易控制步进电机的位置和速度，而不用使用位移传感器，所以应用越来越广泛。学会使用微型计算机控制步进电机也就显得很重有必要了。

1.3 本课程设计的主要内容

（1）通过步进电机控制系统设计与制作，深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。

（2）学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用数据的能力。

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第2章 部件电机转速实时控制

2.1 设计方案

本设计采用电压为DC12V的四相八拍步进电机35BYJ46型电机，用ULN2003作为步进电动机驱动电路主芯片，以8255A作为8086并行输出接口，8086对步进电机的控制信号则通过8255A送到ULN2003.

关于转向与转速，通过查表的方式实现，以逐次递增方向查表，依次输出表中数据，则步进电机正转；以逐次递减方向查表，则步进电机反转，即通过一个表实现步进电机的正转与反转。转速则通过调用延时子程序，当调用延时较长的子程序时，则步进电机转速慢，当调用延时较短的子程序时，步进电机转速加快[4]。

2.2 硬件系统基本原理

2.2.1 系统硬件子系统的构成

本设计采用的步进电机为35BYJ46型四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及其励磁顺序如图2-1及表2-1所示：

图2-1 励磁线圈图

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表2-1 励磁顺序表

2.2.2 步进电机工作原理以及与8255接口的关系

图2-2 步进电机与8255连接图

2.2.3 工作原理

4相步进电机示意图见图2-3，转子由一个永久磁铁构成，定子分别由4组绕组构成。

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图2-3 电机定子和转子示意图

图2-4 电气连接示意图

当S1连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为N极，远离转子为S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地S1、S4的送电次序，就能控制转子旋转的方向。

例如：若送电的顺序为S1闭合开

S4闭合

断开

S2闭合

断开

S3闭合

断

断开，周而复始的循环，在定子和转子共同作用下，电机就瞬时针旋转，

见图2-5：

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若送电的顺序为S4闭合S1闭合

断开

S3闭合

断开

S2闭合

断开

图2-5 电机顺时针旋转示意图

断开，周而复始的循环，则电机就逆时针旋转，原理同理，见图2-5。

图2-6 8255A向步进电机发出的控制脉冲 …… 此处隐藏：4478字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……