步进马达控制电路课程设计

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1、测控系统原理测控系统原理与设计与设计课程设计报告课程设计报告 课题：步进马达控制电路设计 班级班级 学号学号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 电子与电气工程学院电子与电气工程学院 1 一一 绪论绪论 步进电机最早是在 1920 年由英国人所开发。1950 年后期晶体管的发明也逐 渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良， 使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖 性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的 机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精 确操作各项指令动作的灵活控制

2、性场合步进电机用得最多。 步进电机作为执行元 件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微 电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都 有应用。 1 1.1.1 步进电机的工作原理步进电机的工作原理 步进电机的工作就是步进转动， 其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移 或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。步进 电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率(f)成正比，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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距

3、角。 如下所示的步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对 步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图 1-1 是该 四相反应式步进电机工作原理示意图。 2 图 1-1 四相步进电机步进示意图 开始时，开关 SB 接通电源，SA、SC、SD 断开，B 相磁极和转子 0、3 号齿对 齐，同时，转子的 1、4 号齿就和 C、D 相绕组磁极产生错齿，2、5 号齿就和 D、 A 相绕组磁极产生错齿。 当开关 SC 接通电源，SB、SA、SD 断开时，由于 C 相绕组的磁力线和 1、4 号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4 号齿和 C 相绕组的磁极对齐。而 0、 3

4、 号齿和 A、B 相绕组产生错齿，2、5 号齿就和 A、D 相绕组磁极产生错齿。依次 类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着 A、B、C、D 方向转动。 单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图 2-2 所示： 图 1-2 步进电机工作时序波形图 二二 总体设计方案总体设计方案 2.12.1、方案介绍、方案介绍 3 本设计采用单片机 AT89S51 来作为整个步进电机控制系统的运动控制核 心部件，采用了电机驱动芯片 L298 及其外围电路构成了整个系统的驱动部分， 再加上作为执行部件的步进电机来构成了一个基本的步进电机控制系统。 系统的 具体功能和要求如下： 1.单片机最小系统板的设计； 2.设计兼有两相两拍和两相四拍的脉冲分配器; 3.实现步进电机的启停、正转、反转控制； 4.驱动电路可提供电压为 12V，电流为 0.3A 的驱动信号; 5.能实现步进电机的转速调节，最低转速为 25 转/分，最高转速为 100