学生实验报告
院别电子信息学院课程名称DSP芯片原理与应用
班级实验名称实验三、电机控制实验
姓名实验时间
学号指导教师
成绩
报告内容
一、实验目的和任务
1．熟悉 CCS 开发环境；
2．了解直流与步进电机驱动的原理；
3．了解 PWM 对直流的驱动原理；
4．了解步进电机的控制原理；
5．了解直流与步进电机的驱动电路；
6．了解 PWM 调速的实现过程；
7．通过’LF2407 片上 GPIO 产生的脉冲的宽度与相位的顺序控制速度与方向。
二、实验原理介绍
1．直流电机的驱动：
是直流电机翻译／驱动的典型电路的一个
变种，采用这种电路不但能够完成直流电机驱
动的动作，而且可以避免典型 H 桥电路潜在的
短路危险。针对 SEED-DTK 中直流电机系统动
作要求和电机的特点，电机驱动电路设计思路
如下：
●电机采用 15V 直流电源供电，串接
50?@3W 电阻限流并分压；
●2路控制信号X、Y由SEED-DSK2407的J4中的T1PWM_T1CMP 和T2PWM_T2CMP 提供，信号为 CMOS 标准电平，通过排线接入，并下拉；
●使用达灵顿管 TIP31C 代替 BD679 作为电机驱动开关，基级串接 100?电阻；
●使用快速二极管 1N4007 完成保护功能，以免电机换向时烧毁电机；
●电机电源/地之间跨接电容，电机地与数字地之间采用磁珠连接共地；
2．直流电机的驱动接口：
直流电机控制的2个控制信号X、Y由DSK2407的J4中的T1PWM_T1CMP和T2PWM_T2CMP提供，其说明如下：
●当 T1PWM_T1CMP:T2PWM_T2CMP＝00 时：直流电机刹车；
●当 T1PWM_T1CMP:T2PWM_T2CMP＝11 时：直流电机刹车；
●当 T1PWM_T1CMP:T2PWM_T2CMP＝01 时：直流电机正转；
●当 T1PWM_T1CMP:T2PWM_T2CMP＝10 时：直流电机反转；
3．步进电机的驱动：
是单极性步进电机翻译 / 驱动的典型电路，
图中的方块为驱动开关。针对SEED-DTK 中直流电机系
统的动作要求，步进电机驱动电路设计思路如下：
●电机采用 15V 直流电源供电；
● 4 个控制信号由由 DSK-2407 的 J4 中的 PWM1～PWM4 提
供，信号为 CMOS 标准电平，通过排线接入，并下拉；
●使用达灵顿管 TIP31C 代替 IRL540 作为电机驱动开关，
基级串接 100?电阻；
●使用快速二极管 1N4007 完成保护功能，以免电机换向时
烧毁电机；
●使用 50?限流电阻（半步运行时电流约为
0.2A，小于电机电源额定电流）；
●电机电源/地之间跨接电容，电机地与数字地
之间采用磁珠连接共地；
在这个实验中选用 M35SP-7N 型号的步进电机，
其步进角为 7.5。，是一种单极性的步进电机。它的
结构如下图所示：
4．步进电机的驱动接口：
步进电机的 4 个控制信号由 SEED-DSK2407 的
J4 引出的 PWM1~PWM4 提供，分别对应步进电机四相
的控制端 CNTL0~CNTL3。按一定的频率使 PWM1~PWM4
每位循环置为高电平，即可使步进电机转动。控制位
PWM1~PWM4与步进电机的线圈对应关系如下图所示：
步进电机工作在四相四拍方式时，其正转顺序为
A->B->C->D->A，PWM[4:1]的输出依次为：
0x8 -> 0x4 -> 0x2 -> 0x1. 其反转的顺序为 A->D ->C->B->A，PWM[4:1]的输出依次为：
0x8 -> 0x1 -> 0x2 -> 0x4。
三、实验设备介绍
实验设备主要有：SEED-DTKDAD实验箱，PC机，CCS软件。具体使用请参考相关文献。
在电机驱动实验中，主要包含以下文件：
1． MOTOR_DTK.c：这是实验的主程序，包含了系统的初始化，主要是 SPI 口的初始化、完成与 SEED-DTK 实验箱人机接口 SEED_MMI5402 的通讯、直流电机与步进电机控制的操作。
2． vector.asm：'LF2407A 的中断向量表。由于’LF2407 中断向量表固定在 0 地址开始、长度为 40H 的程序存储器中，不可重新定位。当’LF2407 工作在 MC 方式时，此存储空间为’LF2407 片内 Flash 占用，Code Composer 的 Load 命令无法将程序代码加载到 Flash 中，Flash 中的代码必须事先“烧入”。为了中断服务程序的调试方便，中断服务程序采用 2 级跳转来实现。由于’LF2407 中断向量表中存放的是跳转到相应的中断服务程序入口地址的跳转指令，所以，我们可以让位于Flash 中的真正的中断向
DTK.gel；
●在 CCS中用 File→Load Program…命令，加载 MOTOR_SPI_DTK 目录下的MOTOR_SPI_DTK.out；
●在 CCS中用 Debug→Go Main 命令，将程序执行到 C 的入口函数 Main()处；
●按 F5 运行程序，通过实验箱的液晶操作控制电机。
五、实验数据记录
六、实验结论与心得
通过本次试验我了解了DSP芯片在实际情况下，是如何控制电机以及电机的运行控制情况。相信今后能方便我理解电机控制的程序的理解。
步进电机的控制实验报告 一、实验目的 1.学习步进电机的工作原理。 2.了解步进电机的驱动电路。 3.学会用单片机控制步进电机。 二、实验器件 1.T IVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。 2.电脑以及CCS开发软件。 三、实验内容 设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。 四、实验原理 双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是 A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。 H双极性四线步进电机驱动相序： 1.单相四拍通电驱动时序 正转： A/ B A B/ 反转： B/ A B A/ 2.双相通电四拍驱动时序 正转：A/B AB AB/ A/B/ 反转：A/B/ AB/ AB A/B 3.半步八拍驱动时序 正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/ 反转：A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/
DRV8833驱动芯片： DRV8833为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。该器件具有两个H 桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。借助正确的PCB设计，DRV8833的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。每个H桥可支持高达2A的峰值电流。在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。 DRV8833内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。 图1 H桥电路真值表 设计思路：使用单相四拍通电驱动时序驱动步进电机。用单片机生成四个占空比为25%相位逐个延迟90度的PWM信号，按照特定顺序输入到驱动芯片的AIN1、AIN2、BIN1、BIN2引脚。通过调节LCD模块上的滚轮来调节PWM信号的周期从而控制步进电机的转速。调节的频率范围是25HZ-50HZ。步进电机的转速信息通过传感器采样送到单片机，信息处理后送到LCD显示模块显示。 实验主程序： int main(void) { uint32_t pui32ADC0Value[1]; // 保存ADC采样值 int speed = 0; uint32_t cur_Period, old_Period = 0; // 根据滚轮ADC转换值换算出当前的时间周期值 // 系统时钟设置 SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_64 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ); // 初始化滚轮 Init_ADCWheel();
电动机实验报告 篇一：电机实验报告 黑龙江科技大学 综合性、设计性实验报告 实验项目名称电机维修与测试 所属课程名称电机学 实验日期 XX年5.6—5.13 班级电气11-13班 学号 姓名 成绩 电气与信息工程学院实验室 篇二：电机实验报告 实验报告本 课程名称：电机拖动基础班级：电气11-2 姓名田昊石泰旭孙思伟 指导老师：_史成平 实验一单相变压器实验 实验名称：单相变压器实验 实验目的：1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。 实验项目：1. 空载实验测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2. 短路实验测取短路特性Uk=f(Ik), Pk=f(I)。 3. 负载实验保持U1=U1N，cos?2?1的条件下，测取U2=f(I2)。 （一）填写实验设备表 （二）空载实验 1．填写空载实验数据表格 2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗PFe、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、电压比k （三）短路实验 1. 填写短路实验数据表格 O （四）负载实验 1. 填写负载实验数据表格 表3 cos?2=1 （五）问题讨论 1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？ 根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压，单 相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。 2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到
起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？ 防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过 流而损坏。 3. 实验的体会和建议 1.电压和电流的区别：空载试验在低压侧施加额定电压，高压侧开路;短路 试验在高压侧进行，将低压侧短路，在高压侧施加可调的低电压。2.测量范围的不同：空载试验主要测量的是铁芯损耗和空载电流, 而短路试 验主测量的是短路损耗和短路电阻。3.测量目的不同：空载试验主要测量数据反映铁芯情况，短路试验反映的是线圈方面的问题。 4.试验时，要注意电压线圈和电流线圈的同名端，要避免接错线。选择的导 线应该是高压导线，要不漏线头要有绝缘外皮保护。5.通过负载试验可以知道变压器的阻抗越小越好。阻抗起着限制变压器的电 流的作用，在设计时我们要考虑这些。 篇三：直流电动机实验报告 电机 实验报告 课程名称：______电机实验_________指导老师：___
单轴电机运动控制实验报告范文 实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 一．实验目的 1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二．实验内容 1．调节器的调试 三．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。2．MEL―11组件3．MCL―18组件4．双踪示波器5．万用表 四．实验方法 1．速度调节器（ASR）的调试 按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。 （1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压（由MCL―18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。 （2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画 图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。 （1）调整输出正,负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。 （2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 一．实验目的 1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
四川大学电气信息学院 实验报告书 课程名称：电机学 实验项目：三相变压器的空载及短路实验专业班组：电气工程及其自动化105，109班实验时间：2014年11月21日 成绩评定： 评阅教师： 电机学老师：曾成碧 报告撰写：
一、实验目的： 1 用实验方法求取变压器的空载特性和短路特性。 2 通过空载及短路实验求取变压器的参数和损耗。 3 计算变压器的电压变化百分率和效率。 4掌握三相调压器的正确联接和操作。 5 复习用两瓦特法测三相功率的方法。 二．思考题的回答 1.求取变压器空载特性外施电压为何只能单方向调节？不单方向调节会出现什么问题？ 答：因为当铁磁材料处于交变的磁场中时进行周期性磁化时存在磁滞现象。如果不单方向调节变压器外施电压，磁通密度并不会沿原来的磁化曲线下降，所以会影响实验结果的准确性。 2.如何用实验方法测定三相变压器的铜、铁损耗和参数？实验过程中作了哪些假定？ 答：变压器的空载实验中认为空载电流很小，故忽略了铜耗，空载损耗近似等于变压器铁耗Fe P P ≈0，同时忽略了绕组的电阻和漏抗。空载时的铁耗可以直接用两瓦特法测得，根据公式2 003/I P r m ≈可以求得励磁电阻，由003/I U Z m ≈可以求得励磁阻抗，由2 2 k m m r Z X -=可以求得励磁电抗值。 在变压器的短路实验中，由于漏磁场分布十分复杂，故在T 形等效电路计算时，可取k x x x 5.0'21==σσ，且k r r r 5.0'21==。同时由于外加电压低，忽略了铁耗，故假设短路损耗等于变压器铜耗。短路损耗k P 可直接由两瓦特法测得，有公式k k k I P r 2/=可得k r ，k k k I U Z 3/=，故k k k r Z x 22-=。 3.空载和短路实验中，为减小测量误差，应该怎样联接电压接线？用两瓦特表法测量三相功率的原理。 答：变压器空载实验中应当采用电流表内接法。因为空载实验测量的是励磁阻抗，阻抗值较大，若采用电流表外接法，电压表会有明显的分流作用，从而产生较大的误差。 变压器短路实验应当采用电流表外接法。因为短路实验中测量的是漏阻抗，
微程序控制器实验报告 北京交通大学 一、实验目的 通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的数条基本指令（例如:ADD、MVRR、RET等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到： 1.深入理解计算机微程序控制器的组成和运行原理； 2.深入地学习计算机各类典型指令的执行流程； 3.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念； 4.学习微程序控制器的设计过程和相关技术。 二、实验内容 综合型实验 思考题1：在进行56页到59页的实验时，你可能已经发现不同指令在执行的过程中都会经过相同的微地址，也就是说，不同指令的微程序也有公用部分。请你找出这些公共的微指令，说明它们所做的工作。 答：公共指令如下： （1）微址为00下址为00的指令，所做工作为：给出微程序的首地址并在启动时执行； （2）微址为30下址为3A的指令，所做工作为：完成检查中断请求。 思考题2：总结机器指令和微程序之间的关系。 答：机器指令和微程序之间的关系总结如下： （1）一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令构成的。即，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令编成的微程序进行解释和执行； （2）从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系上看，前者与内存储器有关，
而后者与控制存储器有关，与此相关也有相对应的硬设备； （3）机器指令是把程序员编写的程序经编译以后成为机器能执行的以二进制码形式表示的指令；在微程序控制的计算机中通过执行一串微指令完成一条指令的功能； 思考题3：总结指令的一般流程。 答：流程如下图：
湖北理工学院 实验报告 课程名称： 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 电气与电子信息工程学院
实验一 直流电动机的运行特性 实验时间： 实验地点： 同组人： 一、实验目的： 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果? 4、直流电动机调速及改变转向的方法。 三、实验主要仪器与设备： 序号 型 号 名 称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1台 2 DJ23 校正直流测功机 1台 3 DJ15 直流并励电动机 1台 4 D31 直流电压、毫安、电流表 2件 5 D42 三相可调电阻器 1件 6 D44 可调电阻器、电容器 1件 7 D51 波形测试及开关板 1件 四、实验原理 工作特性：电源电压一定，励磁电阻一定时，η、n 、T em =f(P 2)的关系曲线。 （一）并励电动机 （U N I fN 条件下）（并励电动机励磁绕组绝对不能断开） 1． 速率特性n=f(P 2) φ e a a C R I U n -= 转速调整率 %1000?-= ?N N n n n n
02020260 2T n P T P T T T em +=+Ω = +=π 3． 效率特性η=f(P 2) （75~95）% 实验原理图见图1-1 图1－1 直流并励电动机接线图 五、实验内容及步骤 1、实验内容： 工作特性和机械特性 保持U=U N 和I f =I fN 不变，测取n 、T 2、η=f （I a ）、n=f （T 2）。 2、实验步骤： （1）并励电动机的工作特性和机械特性 1）按图1-1接线。校正直流测功机 MG 按他励发电机连接，在此作为直流电动机M 的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2 选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1用D44的180Ω阻值。R 2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 2）将直流并励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R 1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M 起动正常后，将其电枢串联电阻R 1调至零，调节电枢电源的电压为220V ，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（50mA 或100 mA ），再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U ＝U N ，I ＝I N ，n ＝n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。 4）保持U ＝U N ，I f =I fN ，I f2为校正值不变，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流I a ，转速n 和校正电机的负载电流I F 。 表1－1 U ＝U N ＝ 220 V I f =I fN = 100 mA I f2= 81.4 mA
步进电机控制报告 目录 引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)
3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)
引言 本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。
一系统技术指标 系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。 二总体方案 2.1 任务分析 本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案 根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：
电机学实验报告 学院：核技术及其自动化工程专业：电气工程及其自动化 教师：黄洪全 姓名：许新 学号：200706050209
实验一异步电机的M-S曲线测绘 一．实验目的 用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。 二．预习要点 1．复习电机M-S特性曲线。 2．M-S特性的测试方法。 三．实验项目 1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。 ＞T m， （n=0） 当负载功率转矩 当S≥S m 过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。
四．实验设备 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。 3．电机起动箱（MEL-09）。 4．三相鼠笼式异步电动机M04。 5．三相绕线式异步电动机M09。 五．实验方法 1 被试电动机M04法。 G 功机，与按图线，实验步骤： （1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V ，起动交流电机。观察电机的旋转方向，是之符合要求。 （2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。） （3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。
（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩T，转速n，填入表5-10。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日
北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日
内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示
过程控制设计实验报告 压力控制 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
目录 第一章过程控制仪表课程设计的目的 (1) 设计目的 (1) 课程在教学计划中的地位和作用 (1) 第二章液位控制系统（实验部分） (2) 控制系统工艺流程 (2) 控制系统的控制要求 (4) 系统的实验调试 (5) 第三章水箱压力控制系统设计 (7) 引言 (12) 系统总体设计 (13) 系统软件部分设计 (16) 总结 (19) 第四章收获、体会 (24) 参考文献 (25) 第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 设计目的 本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下:
1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号； 2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号； 3. 掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。 4．通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。 课程设计的基本要求 本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。 课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下: 1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号； 2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；
课程名称：电机学实验指导老师：章玮成绩：__________________ 实验名称：异步电机实验实验类型：______________同组学生：旭东 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、测定三相感应电动机的参数 2、测定三相感应电动机的工作特性 二、实验项目 1、空载试验 2、短路试验 3、负载试验 三、实验线路及操作步骤 电动机编号为D21，其额定数据：P N=100W，U N=220V，I N=0.48A，n N=1420r/min，R=40Ω，定子绕组△接法。 1、空载试验 （1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。 （2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。 （3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表0.5A，功率表250V、0.5A。（4）试验步骤： 安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。 试验前先将三相交流可调电源电压调至零位，接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动旋转，注意观察电机转向应符合测功机加载的要求（右视机组，电机旋转方向为顺时针方向），否则调整电源相序。注意：调整相序时应将电源电压调至零位并切断 电源。
接通电源，合上起动开关S1，从零开始缓缓升高电源电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。 调节电源电压由1.2倍（264V~66V）额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著增大为止，在此围读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7~9组数据，记录于表4-3中。注意：在额定电压附近应多测几点。 试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机。 表4-3 2、短路试验 （1）所用的仪器设备：同空载试验 （2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。 （3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2A。
实验一三相异步电动机的正反转控制线路 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。 2、掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法。 二、实验设备 三相鼠笼异步电动机、继电接触控制挂箱等 三、实验方法 1、接触器联锁正反转控制线路 (1) 按下“关”按钮切断交流电源，按下图接线。经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。 (3) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (4) 按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 (5) 再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 Q1 23 220V
图1 接触器联锁正反转控制线路 3、按钮联锁正反转控制线路 (1)按下“关”按钮切断交流电源。按图2接线。经检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。 (3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (4) 按下SB 3，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (5) 按下SB 2，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 Q 1 220V
图2 按钮联锁正反转控制线路 四、分析题 1、接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？ 实验二交流电机变频调速控制系统 一﹑实验目的 1．掌握交流变频调速系统的组成及基本原理； 2．掌握变频器常用控制参数的设定方法； 3. 掌握由变频器控制交流电机多段速度及正反向运转的方法。 二﹑实验设备 1．变频器；2. 交流电机。 三、实验方法 （一）注意事项 参考变频器的端子接线图，完成变频器和交流电机的接线。主要使用端子为R﹑S ﹑T；U﹑V﹑W；PLC﹑FWD﹑REV﹑BX﹑RST﹑X1﹑X2﹑X3﹑X4﹑CM。 变频器电源输入端R﹑S﹑T和电源输出端U﹑V﹑W均AC380V高电压﹑大电流信号，任何操作都必须在关掉总电源以后才能进行。
生产过程控制实验实验报告 姓名：陆继辉 学号： 913101140122 专业：机械设计制造及其自动化 实验日期：2016年9月12日 实验室：机械院楼430 南京理工大学
实验三PLC常用指令的使用 一、实验目的 1.熟悉SYSMAC-CPT软件的主要操作功能。 2.进一步掌握SYSMAC-CPT软件对PLC的编程和监控。 3.熟悉PLC的常用指令：LD、LD NOT、AND、AND NOT、OR、OR NOT、 OUT、OUT NOT、END。 4.熟悉PLC的定时器指令功能。 5.学会编制一些简单的程序并运行通过。 二、实验设备 1.安装有Windows操作系统和SYSMAC-CPT软件的PC机一台。 2.PLC（Omron CPM1A）一台。 3.PC与PLC的通信电缆一根。 4.按钮开关板（输入）及指示灯板（输出）（即六站中任一站上的控制面 板）。 三、实验步骤 1.将PC与PLC按正确的方法连接。 2.启动SYSMAC-CPT软件，用鼠标单击工具栏上的“新建”按钮，选择 所使用PLC类型（CPM1A），再单击“OK”。 3.编制一程序完成流程（附图A）： 4.将编制好的程序送入PLC，运行通过，并将程序存盘。 5.上述程序运行通过后，再编制一程序完成如下功能： 6.按复位，先L1闪，5秒后，L1亮、L2闪，再5秒后，L1、L2同闪， 再5秒后，L1、L2同亮 如此往复。 7.先自行画出程序框图，试着编写程序，写入PLC，运行看看能不能达到 所要求的功能，然后再对照程序框图（附图B）编写程序。 8.将编制好的程序写入PLC，运行通过，并将程序存盘。
Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PID控制电机实验报告
编号：FS-DY-20618 PID控制电机实验报告 摘要 以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。 关键词：变频器PID调节闭环控制 一、实验目的和任务 通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通 过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务： 1、通过变频器控制电机的五段调速。
2、通过示波器输出电机速度变化的梯形运行图与s形运行图。 3、通过单片机实现电机转速的开环控制。 4、通过单片机实现电机的闭环控制。 二、实验设备介绍 装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。 三、硬件电路 1.变频器的简介 变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 2.变频器的使用 变频器事物图变频器原理图
实验报告 课程名称：电机学指导老师：史涔溦成绩：__________________实验名称：直流电动机实验实验类型：验证性实验同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、进行电机实验安全教育和明确实验的基本要求 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件 3、学习直流电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法 4、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性 5、掌握直流并励电动机的调速方法 6、并励电动机的能耗制动 二、实验内容和原理 1、并励直流电动机起动实验 2、改变并励直流电动机转向实验 : 3、测取并励直流电动机的工作特性和机械特性 4、并励直流电动机的调速方法 三、主要仪器设备 1、直流电源（220V，3A，可调） 2、并励直流电动机 3、负载：测功机。与被测电动机同轴相连。 4、调节电阻。电枢调节电阻选取0-90欧，磁场调节电阻选取0—3000欧。 5、直流电压电流表。电压表为直流250V，电枢回路电流表量程，励磁回路电流表量程200mA。 四、操作方法与实验步骤 （1）并励直流电动机的起动实验 接线图： `
实验时，首先将电枢回路电阻调节到最大，因为起动初n=0，而端电压为额定值，如果电枢回路电阻过小那么会因电流过大而烧坏电机。其次应该Rf调节到最小，因为当电枢电流和电动势一定时，磁通量和转速是成反比的，如果磁场太弱，那么会造成很大的转速，从而造成危险。调节电源电压，缓缓启动电机，观察电动机的旋转方向是否符合负载的加载方向。最后逐步减小R1，实现分级起动，直到完全切除R1. 注意每次起动前，将测功机加载旋钮置0。实验完成后，将电压和测功机加载旋钮置0。 （2）改变并励直流电动机转向实验 改变转向，即改变导体的受力方向，则改变电枢电流或者磁场的方向都可以实现。因此对调励磁绕组或者电枢绕组的极性即可。重新起动，观察转向。 （3）测量并励直流电动机的工作特性和机械特性 1、完全起动电机并获取稳定转速，使得R1=0 2、将电动机调节到额定状态，调节电源电压测功机加载旋钮及磁场调节电阻R f ，至额定状态：U=U N ， I=I N ，n=n N ，记下此时的I f ，即I fN 。 . 3、保持U=U N ，I f =I fN 不变，调测功机加载旋钮，逐渐减小电动机负载至最小，测I、n、T 2 。 （4）并励直流电动机的调速特性1、改变电枢电压调速 1) 按操作1起动后，切除电枢调节电阻R 1（R 1 =0）
单轴电机运动控制实验报告范文 篇一：运动控制实验报告 实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 一．实验目的 1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二．实验内容 1．调节器的调试 三．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。 2．MEL—11组件 3．MCL—18组件 4．双踪示波器 5．万用表 四．实验方法 1．速度调节器（ASR）的调试 按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。 （1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR 调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。 （2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画 图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。 （1）调整输出正,负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。 （2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P 调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 实验二双闭环晶闸管不可逆直流调速系统测试 一．实验目的 1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
《运动控制系统综合实验》 实验报告 小组成员:
直流无刷电机实验报告 一、实验目的 通过对8257的编程控制，发出可以驱动直流无刷电机的六路PWM 波，实现对电机的控制。 二、实验原理 1.直流无刷电机驱动原理 这部分在PPT里有详细介绍，简单来说就是要根据转子上的三个霍尔传感器的状态发出下一步所需的三相电流。刚开始时我 对这部分原理迟迟不能搞透彻，对着向量图思考了好久，就是不 能把霍尔传感器的状态和所需电流方向对应起来。主要问题是那 个PPT上的向量图没有清楚的思考步骤，导致我把定子的磁场一 直当成转子的看，当然搞不清楚。后来在和身边同学交流后才明 白。然后我按照六步驱动法得到了逆时针转动所需的霍尔状态表， 如图1左，经验证此状态表是可以成功驱动电机的。 搞定逆时针转动后我趁热打铁，把顺时针转动的霍尔状态表也写了出来。但是最开始我想当然的以为把逆时针的状态倒过来 对应霍尔传感器的值电机就会反转，经过试验后证明这种思路是 错误的，电机还是逆时针转动。我想了好久没想明白，只好又从 头推了一遍顺时针转动所需的状态表，如图一右。前后对比我们 发现相同霍尔状态时，正反所需的电流恰好相反，也即相差180°。
再回想推导过程中实际是用下一个状态的电流对应本状态的霍尔 值，我一下豁然开朗。我判断电机在某一位置时允许有60°的误差，逆时针转动时上一个状态加上60°，顺时针转动时则减去60°，所以顺时针逆时针转动正好差了180°。 霍尔传感器的状态和所需电流如下表： 逆时针转动顺时针转动HaHbHc A B C A B C 001 - 0 + + 0 - 101 0 - + 0 + - 100 + - 0 - + 0 110 + 0 - - 0 + 010 0 + - 0 - + 011 - + 0 + - 0 2.相序确定 上述表格中A,B,C其实是我们假定的，与霍尔元件HaHbHc 对应的ＡＢＣ并不对应，所以我们还要确定一下三相相序。考虑到我们只给三相电机提供Ａ正Ｂ负的电流时，电机转子应该停在一个确定的位置，而这个位置对应的霍尔状态值为０１０。 那么当我们任意通入一正一负的电流时，若霍尔状态值为０１０，此时正电流即Ａ相，负电流即Ｂ相。按此方法即可确定相 序，所用的Ａ正Ｂ负程序如下：
湖南省技工学校 实习教学教案 教师姓名：
-SB223H SB11 -SB22按钮LA10- 3H 保护式、按钮数31 XT端子 板 JD0-1 020 380V、10A、20节1 主电 路导线 (7* mm2)若干 控制 电路导线 1 mm2(7* mm2)若干 按钮 线 mm2若干 接地 线 若干 走线槽18mm*25mm若干（选 用） 控制 板 500mm*400mm*20mm1 三.两台电动机顺序启动逆序停止控制线路 1.顺序启动逆序停止控制线路，见图11-1所示。 图11-1 顺序启动逆序停止控制线路 2.线路工作原理 先合上电源QS 1.顺序启动
（1）逆序停止 四.安装步骤及工艺要求 安装工艺要求可参照课题10中工艺要求进行,其它安装步骤如下: 1.按表11-1配齐所用电器元件,并检查元件质量。 2.根据电路图11-1所示,画出布置图。 3.在控制板上按布置图安装所有电器元件,并贴上醒目文字符号。 4.在控制板上按如图十一所示电路进行板前布线,并在导线端部套编码套管和冷压接线头。 5.安装电动机。 6.可靠连接电动机和电器元件金属外壳的保护接地线。 7.连接控制板外部的导线。 8.自检。 9.检查无误后通电试车。 五.注意事项 1.通电试车前,应熟悉线路的操作顺序 ,即先合上电源开关QS,然后按下SB11后,再按SB21顺序启动；按下SB22后,再按下SB12逆序停止。 2.通电试车时,注意观察电动机、各电器元件及线路各部分工作是否正常。若发现异常情况,必须立即切断电源开关QS,因为此时停止按钮SB12已失去作用. 3.安装应在规定的定额时间内完成,同时要做到安全操作和文明生产 六评分标准 定额时间:3h ,每超时5min以内以扣5分计算。其余项目评分标准参照表
重庆邮电大学综合实验报告——单片机控制步进电机调速 学生姓名：组长：AAAA 组员：AAAAAAAA 学号：XXXXX XXXXXXXXXXXXX 所在学院：自动化 班级：XXXXX 专业：机械设计制造及其自动化 指导老师：XXXX 成绩评定： 检测与控制实验中心
目录 一、实验要求与目的 (3) 1、设计要求 (3) 2、实验目的 (3) 二、设计思路 (3) 三、实验原理 (4) 1、步进电机 (4) 2、步进电机控制系统结构 (4) 3、速度控制算法 (5) 四、功能概述及方案设计 (5) 1、显示模块 (5) 2、AD转换模块 (6) 3、步进电机细分驱动模块 (6) 五、实验运行程序 (7) 六、实验心得 (13) 参考文献 (13)
一、实验要求与目的 1、设计要求 1、步进电机的给定速度由电位器通过AD转换输入 2、只有给定速度和实际速度显示功能 3、实际速度通过红外光电开关（或霍尔元件）检查 4、步进电机具有细分功能：1/2细分 1/4细分 1/8细分 5、测试步进电机的响应时间及曲线 2、实验目的 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制 5、了解霍尔元件和步进电机细分驱动芯片tb6560的使用 二、设计思路 主控芯片采用STC89C52单片机，显示采用1602液晶，由于步进电机速度设定由电位器输入，使用外部AD tlc5510，AD时钟源接89C52 ALE引脚，AD为并行，AD使用单片机P1口，可以直接读取，根据对应数据设定速度。步进电机速度控制采用闭环控制，由于传统的PID控制算法波动较大，我们采用分级设定加速度的办法，并把编码器反馈回来的速度与设定速度进行比较确定是加速还是减速，软件模拟加速减速过程，步进电机细分由驱动芯片TB6560提供，由于驱动细分由m1、m2口电平决定，我们采取直接通过拨码开关设定电平，从而设定驱动细分值。