步进电机实验

第1篇一、实验目的1. 熟悉步进电机的工作原理和特性。

2. 掌握步进电机的驱动方式及其控制方法。

3. 学会使用常用实验设备进行步进电机的调试和测试。

4. 了解步进电机在不同应用场景下的性能表现。

二、实验设备1. 步进电机：选型为双极性四线步进电机，型号为NEMA 17。

2. 驱动器：选型为A4988步进电机驱动器。

3. 控制器：选型为Arduino Uno开发板。

4. 电源：选型为12V 5A直流电源。

5. 连接线、连接器、电阻等实验配件。

三、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机。

它具有以下特点：1. 转动精度高，步距角可调。

2. 响应速度快，控制精度高。

3. 结构简单，易于安装和维护。

4. 工作可靠，寿命长。

步进电机的工作原理是：通过控制驱动器输出脉冲信号，使步进电机内部的线圈依次通电，从而产生步进运动。

四、实验步骤1. 搭建实验电路（1）将步进电机连接到驱动器上，确保电机线序正确。

（2）将驱动器连接到Arduino Uno开发板上，使用连接线连接相应的引脚。

（3）连接电源，确保电源电压与驱动器要求的电压一致。

2. 编写控制程序（1）使用Arduino IDE编写程序，实现步进电机的正转、反转、调速等功能。

（2）通过串口监视器观察程序运行情况，调试程序。

3. 调试步进电机（1）测试步进电机的正转、反转功能，确保电机转动方向正确。

（2）调整步进电机的转速，观察电机运行状态，确保转速可调。

（3）测试步进电机的步距角，确保步进精度。

4. 实验数据分析（1）记录步进电机的正转、反转、调速等性能参数。

（2）分析步进电机的运行状态，评估其性能。

五、实验结果与分析1. 正转、反转测试步进电机正转、反转功能正常，转动方向正确。

2. 调速测试步进电机转速可调，调节范围在1-1000步/秒之间。

3. 步距角测试步进电机的步距角为1.8度，与理论值相符。

4. 实验数据分析步进电机的性能指标符合预期，可满足实验要求。

一、实验目的1. 了解步进电动机的工作原理和驱动方式。

2. 掌握步进电动机的驱动电路设计方法。

3. 熟悉步进电动机的控制程序编写和调试方法。

4. 掌握步进电动机的速度和方向控制方法。

二、实验器材1. 步进电动机一台2. 步进驱动器一台3. 单片机实验板一块4. 电源模块一块5. 连接线若干6. 示波器一台7. 电脑一台三、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是输出角位移与输入脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

步进电动机的驱动电路主要由驱动器和控制电路组成。

驱动器负责将单片机输出的脉冲信号转换为步进电动机所需的驱动信号，而控制电路则负责生成步进电动机所需的脉冲信号。

四、实验步骤1. 步进电动机驱动电路设计（1）根据步进电动机的型号和规格，选择合适的驱动器。

（2）设计驱动电路原理图，包括驱动器、单片机、电源模块等。

（3）焊接驱动电路，并检查无误。

2. 步进电动机控制程序编写（1）编写步进电动机控制程序，包括初始化、脉冲生成、速度和方向控制等模块。

（2）通过示波器观察脉冲信号的波形，确保脉冲信号符合步进电动机的要求。

（3）调试程序，确保步进电动机能够按照预期运行。

3. 步进电动机速度和方向控制（1）通过调整脉冲频率控制步进电动机的转速。

（2）通过改变脉冲信号的顺序控制步进电动机的转动方向。

（3）观察步进电动机在不同速度和方向下的运行情况，分析控制效果。

五、实验结果与分析1. 步进电动机驱动电路设计成功，步进电动机能够按照预期运行。

2. 步进电动机控制程序编写成功，能够实现速度和方向控制。

3. 通过调整脉冲频率，步进电动机的转速在0-300转/分钟范围内可调。

4. 通过改变脉冲信号的顺序，步进电动机的转动方向可在正转和反转之间切换。

5. 实验结果表明，步进电动机的速度和方向控制方法可行，控制效果良好。

六、实验总结本次实验成功地实现了步进电动机的驱动电路设计、控制程序编写和速度、方向控制。

实验一步进电动机实验一.实验目的1.了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。

二. 实验项目1.步进电动机驱动电源的波形观察。

2.步进电动机的动态观察。

三.实验设备及仪器1.MEL系列电机系统教学实验台主控屏。

2.电机导轨及测功机,转速转矩测量MEL-13。

3.步进电动机M10。

4.步进电机驱动电源MEL-10。

5.双踪示波器。

四.实验操作步骤1.实验准备(1).按实验要求准备好各类设备及仪表.(2).在控制屏上按次序悬挂所需组件,并检查相关的连接，2.驱动波形观察（不接电机）(1) 合上控制电源船形开关，分别按下“连续”和“正转/反转”，“三拍/六拍”，”启动/停止”开关，使电机处于三拍正转连续运行状态。

(2). 用示波器观察电脉冲信号输出波形（CP波形），改变“调频”电位器旋钮，频率变化范围应不小于5Hz~1KHz(800 KHz)，从频率计上读出此频率。

(3) 用示波器观察环形分配器输出的三相A，B，C波形之间的相序及其CP脉冲波形之间的关系。

（4）改变电机运行方式，使电机处于正转，六拍运行状态，重复C的实验。

（5）再次改变电机运行方式，使电机处于反转状态，重复C的实验3.步进电机的动态观察：（按图正确接线, 频率40 KHz）（1）单步运行状态：A: 接通电源，按下“单步”琴键开关，“复位”按钮，“清零”按钮。

B: 不断按下“单步”按钮，观察运行状态；改变电机转向，重复操作。

(2).角位移和脉冲数的关系：A：按下“置数”琴键开关，拨动开关预置步数，分别按下“复位”，“清零”按钮，记录电机所出位置。

B：按下“启动/停止”开关，电机运转，观察并记录电机偏转角度。

(20Hz左右)C：重新预置步数，重复观察并记录电机偏转角度。

(3) 空载突跳频率的测定控制系统置连续运行状态，按执行键，电机连续运转后，调节速度调节旋钮使频率提高至某频率（自动指示当前频率）。

按设置键让步进电机停转，再重新启动电机（按执行键），观察电机能否运行正常，如正常，则继续提高频率，直至电机不失步启动的最高频率，则该频率为步进电机的空载突跳频率。

步进电机实验步进电机实验注意事项：1、系统通电后，身体的任何部位不要进入系统运动可达范围之内；2、实验中，请严格按照实验步骤进行操作，以防发生意外；3、实验完成后按下“停止”按钮，使电机停止运行，关闭电源；4、实验中注意用电安全，如遇紧急情况立即拨动电源开关，切断电源。

一、步进电机调速实验1、实验目的1.1熟悉步进电机的工作原理；1.2了解步进电机调速的方法；1.3 了解目标频率和转速之间的关系；1.4 掌握步进调速平台的操作方法。

2、实验设备1、步进电机测试平台一套3、实验原理（1）步进的工作原理步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的，广泛应用于开环控制。

通过控制步进电机的脉冲频率，可以对电机进行精确调速；控制步进电机的脉冲个数，可以对电机精确定位。

步进电机分三种：永磁式(PM)，反应式(VR)和混合式(HB)。

永磁式步进电机一般为两相，转距和体积较小, 步距角一般为7.5°或15°；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5°，但噪声和振动都很大。

混合式步进电机是混合了永磁式和反应式的优点，可分为两相和五相。

两相混合式步进电机步距角一般为1.8°，而五相混合式步进电机步距角一般为0.72°。

混合式步进电机的应用最为广泛，本测试平台使用的步进电机即为步距角为1.8°的两相混合式步进电机。

( 2 ) 步进驱动器的参数及设置驱动器的细分步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为电机固有步距角的十分之一，也就是说，当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°，这就是细分的基本原理。

细分功能究全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生, 与电机无关。

一、实验目的1、了解步进电机工作原理。

2、掌握步进电机转动控制方式和调速方法。

3、学会protel99使用。

二、实验设备及器件IBMPC机一台单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台一台三、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、观察不同的控制方式下，步进电机转动时的振动情况和步进角的大小，比较这几种控制方式的优缺点。

四、实验要求学会步进电机的工作原理和控制方法，掌握一些简单的控制电路和基本的电机基础知识。

五、实验步骤1）安装C10区JP6接口上的短路帽，将C10区J41接口与A2区J61接口的P10～P13对应相连。

2）打开TKStudy仿真器，仿真调试编写好的软件程序，观察步进电机的转动情况。

3）修改步进电机的控制程序，再次进行程序，比较它们的不同控制效果。

六、实验原理6.1单片机选用51单片机优异的性价比以及独特的系统结构、不断增加的片内设备以及强大的指令系统使得它依然是单片机中的主流。

本次设计以CPU选用89C51作为步进电机的控制芯片。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于多功能8位CPU 和闪烁存储器，单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

6.2 步进电机的工作原理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件。

一、实验名称:
步进电机正反转训练
二、控制要求
要求实现电机的正转三圈, 反转三圈, 电机正转和反转的频率可不相同, 然后这样循环3次, 3次后电机停止转动。

三、PLC I/O地址分配表
PLC的I/O地址连接的外部设备
Y0 电机转向输出点控制转速点CP
Y1 电机的转速输出点控制转向点CW
四、程序梯形图
五、程序分析:
M11.M12、M13的波形图M21.M22.M23的波形图
电机正转的频率是20赫兹, 通过MOV指令送到D5中, 在电机正传三圈后, 电机反转, 反转的频率是40赫兹, 通过MOV指令送到D5中。

电机正转3次, 反转2次, 再通过M23得电进入正转, 重复上面的循环, 即电机正转后再反转, M23才得电一次, 所以可以加一个M23控制一个计数器计数, 当计数器计数到3时, 再通过计数器的常闭开关把M10线圈断电, 从而实现电机停止。

步进电机实验7-7 步进电动机步进电动机⼜称脉冲电机，是数字控制系统中的⼀种重要的执⾏元件，它是将电脉冲信号变换成转⾓或转速的执⾏电动机，其⾓位移量与输⼊电脉冲数成正⽐；其转速与电脉冲的频率成正⽐。

在负载能⼒范围内，这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速，快速启动、制动和反转。

随着数字技术和电⼦计算机的发展，使步进电机的控制更加简便、灵活和智能化。

现已⼴泛⽤于各种数控机床、绘图机、⾃动化仪表、计算机外设，数、模变换等数字控制系统中作为元件。

⼀、使⽤说明D54步进电机实验装置由步进电机智能控制箱和实验装置两部分构成。

1、步进电机智能控制箱本控制箱⽤以控制步进电机的各种运⾏⽅式，它的控制功能是由单⽚机来实现的。

通过键盘的操作和不同的显⽰⽅式来确定步进电机的运⾏状况。

本控制箱可适⽤于三相、四相、五相步进电动机各种运⾏⽅式的控制。

因实验装置仅提供三相反应式步进电动机，故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源，⾯板上也只装有三相步进电动机的绕组接⼝。

（1）⾯板⽰意图（见附录）（2）技术指标功能：能实现单步运⾏、连续运⾏和预置数运⾏；能实现单拍、双拍及电机的可逆运⾏。

电脉冲频率：5Hz～1KHz⼯作条件：供电电源AC220V±10%，50Hz环境温度-5℃～40℃相对湿度≤80%重量：6kg尺⼨：390×200×230mm3（3）使⽤说明1)开启电源开关，⾯板上的三位数字频率计将显⽰“000”；由六位LED数码管组成的步进电机运⾏状态显⽰器⾃动进⼊“9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”动态⾃检过程，⽽后停显在系统的初态“┤.3”。

2)控制键盘功能说明设置键：⼿动单步运⾏⽅式和连续运⾏各⽅式的选择。

拍数键：单三拍、双三拍、三相六拍等运⾏⽅式的选择。

相数键：电机相数(三相、四相、五相)的选择。

实验六步进电动机实验一、实验目的1、通过实验加深对步进电动机的驱动电源和电机工作情况的了解。

2、掌握步进电动机基本特性的测定方法。

二、预习要点1、了解步进电动机的工作情况和驱动电源步进电动机有哪些基本特性？怎样测定？三、实验项目图1为步进电机控制器和步进电机实验台之间的连线图步进电机控制器步进电机实验台24V0A AB BC C图1 步进电机实验连线图1、单步运行状态接通电源，将控制器系统设置于单步运行状态，或复位后，按执行键，步进电机走一步距角，绕组相应的发光管发亮，再不断按执行键，步进电机转子也不断步进运动。

改变电机转向，电机作反向步进运动。

2、角位移和脉冲数的关系控制系统接通电源，设置好预置步数，按执行键，电机运转，观察并记录电机偏转角度，再重设置另一置数值，按执行键，观察并记录电机偏转角度于表1中，并利用公式计算电机偏置较大与实际值是否一致。

表1 角位移和脉冲数的关系序号步数实际电机偏转角度理论电机偏转角度123、空载突跳频率的测定控制系统置连续运行状态，按执行键，电机连续运转后，调节速度调节旋钮使频率提高至某频率（自动指示当前频率）。

按设置键让步进电机停转，再从新启动电（按执行键），观察电机能否运行正常，如正常，则继续提高频率，直至电机不失步启动的最高频率，则该频率为步进电机的空载突跳频率。

记为Hz。

4、空载最高连续工作频率的测定步进电机空载连续运转后，缓慢调节速度调节旋钮使频率提高，仔细观察电机是否不失步，如不失步，则再缓慢提高频率，直至电机能连续运转的最高频率，则该频率为步进电机空载最高连续工作频率。

记为Hz。

5、转子振动状态的观察步进电机空载连续运转后，调节并降低脉冲频率，直至步进电机声音异常或出现电机转子来回偏摆即为步进电机的振荡状态。

6、定子绕组中电流和频率的关系在步进电机电源的输出端串联一只直流电流表（注意+、-端）使步进电机连续运转，由低到高逐渐改变步进电机的频率，读取并记录6组电流表的平均值、频率值于表2中表2 定子绕组电流和频率的关系序号 1 2 3 4 5 6f(Hz)I(A)7、平均转速和脉冲频率的关系接通电源，将控制系统设置于连续运转状态，再按执行键，电机连续运转，改变速度调节旋钮，测量频率f与对应的转速n，即n＝f（f）。

第1篇一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理及控制方法。

2. 掌握单片机与步进电机驱动模块的接口连接方法。

3. 学习使用C语言编写程序，实现对步进电机的正反转、转速和定位控制。

4. 通过实验，加深对单片机控制系统的理解。

二、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是控制精度高、响应速度快、定位准确。

步进电机控制实验主要涉及以下几个方面：1. 步进电机驱动模块：常用的驱动模块有ULN2003、A4988等，它们可以将单片机的数字信号转换为步进电机的控制信号。

2. 单片机：单片机是整个控制系统的核心，负责接收按键输入、处理数据、控制步进电机驱动模块等。

3. 步进电机：步进电机分为单相、双相和三相等类型，本实验使用的是双相四线步进电机。

三、实验设备1. 单片机开发板：例如STC89C52、STM32等。

2. 步进电机驱动模块：例如ULN2003、A4988等。

3. 双相四线步进电机。

4. 按键。

5. 数码管。

6. 电阻、电容等元件。

7. 电源。

四、实验步骤1. 硬件连接（1）将步进电机驱动模块的输入端（IN1、IN2、IN3、IN4）分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口。

（2）将按键的输入端连接到单片机的P3.0口。

（3）将数码管的段选端连接到单片机的P2口。

（4）将步进电机驱动模块的电源端连接到电源。

（5）将步进电机连接到驱动模块的输出端。

2. 编写程序（1）初始化单片机I/O端口，设置P1口为输出端口，P3.0口为输入端口，P2口为输出端口。

（2）编写按键扫描函数，用于读取按键状态。

（3）编写步进电机控制函数，实现正反转、转速和定位控制。

（4）编写主函数，实现以下功能：a. 初始化数码管显示；b. 读取按键状态；c. 根据按键状态调用步进电机控制函数；d. 更新数码管显示。

3. 调试程序（1）将程序烧写到单片机中；（2）打开电源，观察数码管显示和步进电机运行状态；（3）根据需要调整程序，实现不同的控制效果。

实验五、步进电机控制实验5．1实验目的1．学习步进电机的控制方法。

2．学会用8255控制步进电机。

5．2实验内容1．学习步进电机的控制方法，编写程序，利用8255的B口来控制步进电机的运动。

2．计算步进电机的步距角、齿距角。

5．3 实验原理使用开环控制方式能对步进电机的转动方向、速度、角度进行调节。

所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，即电机转动一次。

实验平台可连接的步进电机为四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及其励磁顺序如图4-l-1及表4-1-l 所示。

实验中PB端口各线的电平在各步中的情况如表4-1-2所示。

实验电路如图4-1-2 所示。

5．4 实验步骤及说明Data segmentTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H；Data endsMOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，B口为输出OUT DX,ALMOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALCALL DALLY在返回DOS之前，给Ｂ口清零MOV AL,０MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALDALLY PROC NEAR ;软件延时子程序PUSH CXPUSH AXMOV CX,0FFFHD1: MOV AX,5000HD2: DEC AXJNZ D2LOOP D1POP AX POP CXRET DALLY ENDP;***************根据CHECK 配置信息修改下列符 号值******************* IOY0 EQU 9C00H ;片选IOY0对应的端口始地址 ;***************************************************************** MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A 口地址 MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B 口地址 MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C 口地址 MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT TTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H DATA ENDS CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AXMAIN: MOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，A 口和B 口为输出OUT DX,ALA1: MOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H A2: MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_B OUT DX,ALCALL DALLYINC BX LOOP A2MOV AH,1 ;判断是否有按键按下INT 16HJZ A1 ;无按键则跳回继续循环，有则退出 QUIT: MOV AL,0MOV DX,MY8255_B OUT DX,AL MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21H DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0FFFH D1: MOV AX,5000H D2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START。