2相4线步进电机

四相步进电机模块

四相步进电机模块有一个步进电机和外围驱动电路组成，模块的电源通过接口总线获得。

（1）步进电机的工作原理

步进电机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源；此外步进电机的角位移与输入脉冲严格成正比，因此，当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。

步进电机由定子和转子两部分组成。以四相步进电机为例，定子上有四组相对的磁极，每对磁极缠有同一绕组，形成一相。定子和转子上分布着大小、间距相同的多个小齿。当步进电机某一相通电形成磁场后，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率（或最小磁阻）的位置。

本模块中使用的四相步进电机在八排工作方式时，走动5.625°角度需64步；一圈分为64个刻度，因而走动一圈需64×64步，即4096步。另外必须按照一定的次序给每个相通电，才能正常完成四步一个齿距的动作。相电压为12V，其它参数按电机型号，查阅相关资料，本模块使用电机型号为：28BYJ48型。

通电次序如下图所示：

图3—61

引线颜色 引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8

红色 1 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋

橙色 2 － － －

黄色 3 － － －

粉色 4 － － －

蓝色 5 － － － 模块电路原理：

图3—62

步进电机有四根引出线。步进电机接线插头的红色线对应模块电路板上5针插座标有1的一端，蓝色对应标有5的一端。

(2) 模块的测试方法

CPU模块的P1.4接步进电机模块的A插孔，P1.5接B插孔，P1.6接C插孔，P1.7接D插孔。

运行测试参考程序STEP1.ASM，步进电机应顺时针转动。说明该模块正常。

2相4线步进电机 驱动原理

2相4线步进电机是一种常见的步进电机类型，它由两组线圈组成，每组线圈有两根引线。它具有较高的分辨率和较低的振动噪音，广泛应用于打印机、3D打印机、数控机床等领域。

驱动原理是指如何实现步进电机的精确控制和转动。

1.电路结构：

2相4线步进电机的驱动电路通常采用H桥电路。H桥电路由4个功率晶体管（MOSFET）组成，分为上下两个桥，每个桥由两个晶体管组成。上桥、下桥分别与步进电机的两个线圈相连。

2.相序控制：

步进电机的转动是通过给线圈施加电流来实现的。相序控制是指按照一定的顺序给线圈施加电流，以使电机按照设定的步进角度转动。

2相4线步进电机的相序控制有两种方式：全步进控制和半步进控制。 全步进控制是指每次给线圈施加一个相位的电流，使得电机转动一个步进角度。如A相线圈为高电平，B相线圈为低电平，则电机转动一个步进角度。然后保持两个相位的电平状态不变，电机保持静止。

半步进控制是在全步进控制的基础上，通过改变线圈的电流方向和大小，使电机转动一个半步进角度。首先给A相线圈施加高电平，电机转动一个步进角度，然后将A相线圈变为低电平，同时给B相线圈施加高电平，电机再转动一个步进角度。这样，电机将以更小的角度精确转动。

3.驱动方式：

步进电机的驱动方式有两种：双极性和单极性。

双极性驱动是指在步进电机的两个线圈中，每个线圈有两个施加电流的方向，即正向和反向。这种驱动方式可以实现较高的转动力矩。

单极性驱动是指每个线圈只有一个施加电流的方向，另一个方向不施加电流。这种驱动方式可以简化驱动电路的设计，但转动力矩相对较小。

4.驱动器选择： 对于2相4线步进电机，需要选择合适的驱动器。驱动器是电机与控制信号之间的接口电路，可以根据输入信号控制电机转动。

驱动器通常具有以下功能：

-产生恰当的相序控制信号

-控制每个线圈的电流

-限制电流的峰值和保护电机

常见的驱动器有步进电机芯片、步进电机驱动板等。

中北大学信息商务学院课程设计说明书

I 目录

引言 ........................................................................ 1

第1章 绪论 ................................................................ 2

1.1 步进电机的概述 ........................................................ 2

1.1.1 步进电机的特点 .................................................... 2

1.1.2步进电机的工作原理简述 ............................................. 2

1.2 四相八拍步进电机 ..................................................... 2

1.2.1 四相步进电机工作原理 .............................................. 2

1.2.2 八拍得工作方式 .................................................... 4

1.3单片机概述 ............................................................ 4

1.3.1 单片机原理简述 .................................................... 4

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步进电机原理

按照常理来说，步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。但是不同公司生产的步进电机，线的颜色不一样。特别是国外的步进电机。

那么，步进电机接线应该用万用表打表。

步进电机内部构造如下图：

通过上图可知，A，~A是联通的，B和~B是联通。那么，A和~A是一组a，B和~B是一组b。

不管是两相四相，四相五线，四相六线步进电机。内部构造都是如此。至于究竟是四线，五线，还是六线。就要看A和~A之间，B和B~之间有没有公共端com抽线。如果a组和b组各自有一个com端，则该步进电机六线，如果a和b组的公共端连在一起，则是5线的。

所以，要弄清步进电机如何接线，只需把a组和b组分开。用万用表打。

四线：由于四线没有com公共抽线，所以，a和b组是绝对绝缘的，不连通的。所以，用万用表测，不连通的是一组。

五线：由于五线中，a和b组的公共端是连接在一起的。用万用表测，当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的，那么，这根线就是公共com端。对于驱动五线步进电机，公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。

六线：a和b组的公共抽线com端是不连通的。同样，用万用表测电阻，发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的，那么这根线是com端，另2根线就属于一组。对于驱动四相六线步进电机，两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。

步进电机相关概念:

相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.

步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。