实验五 步进电机单轴定位控制实验

一、实验目的1. 熟悉单轴电机的基本结构和工作原理；2. 掌握单轴电机的驱动和控制方法；3. 了解单轴电机在不同负载下的运行特性；4. 学习电机参数的测试和计算方法。

二、实验原理单轴电机是一种将电能转换为机械能的装置，主要由转子、定子、电刷、电枢等部分组成。

当电流通过电枢时，在电枢和磁场之间产生电磁力，从而使转子转动。

本实验主要研究直流电机和步进电机的驱动与控制。

三、实验设备与仪器1. 直流电机：型号为DC12V，功率为12W；2. 步进电机：型号为NEMA17，步距角为1.8°；3. 电机驱动器：直流电机驱动器、步进电机驱动器；4. 可调电源：直流电源；5. 电流表、电压表、转速表、转矩表；6. 电脑、数据采集卡。

四、实验内容及步骤1. 直流电机实验（1）连接电路：将直流电机、驱动器、可调电源、电流表、电压表、转速表、转矩表等连接成电路。

（2）测试电机参数：在空载状态下，记录电机的电压、电流、转速、转矩等参数。

（3）负载实验：在电机轴上加载不同重量的砝码，记录相应的电压、电流、转速、转矩等参数。

（4）数据分析：分析电机在不同负载下的运行特性，计算电机的效率、功率因数等指标。

2. 步进电机实验（1）连接电路：将步进电机、驱动器、可调电源、电脑、数据采集卡等连接成电路。

（2）测试步进电机参数：在空载状态下，记录电机的电压、电流、转速、转矩等参数。

（3）定位实验：通过编程控制步进电机，使其在指定位置停止，记录步进电机的定位精度。

（4）加减速实验：通过编程控制步进电机，使其在给定时间内完成加减速运动，记录电机的加减速性能。

（5）数据分析：分析步进电机在不同负载、定位精度、加减速性能等方面的表现。

五、实验结果及分析1. 直流电机实验结果及分析通过实验，得到了直流电机在不同负载下的电压、电流、转速、转矩等参数。

分析结果表明，随着负载的增加，电机的电压、电流、转矩逐渐增大，而转速逐渐减小。

这说明电机在负载较大时，需要更大的电压和电流来维持正常运转。

方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。

二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。

每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。

运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。

步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。

图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。

由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。

输出脉冲形式通过参数设定来选择。

其脉冲形式如图1-2-10所示。

图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式PLS ） 由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。

步进电机升、降频过程如图1-2-11。

一般情况下，S 2＝S 3。

图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。

步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。

驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。

另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。

一、实训背景随着科技的飞速发展，步进电机在工业自动化、精密定位、医疗设备等领域得到了广泛的应用。

为了深入了解步进电机的原理和应用，提高自身的动手实践能力，我们进行了步进电机控制实训。

二、实训目标1. 理解步进电机的原理和工作方式。

2. 掌握步进电机的驱动方法和控制方法。

3. 学会使用单片机对步进电机进行编程和控制。

4. 提高团队协作能力和问题解决能力。

三、实训内容1. 步进电机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执行元件。

其特点是响应速度快、定位精度高、控制简单。

步进电机每输入一个脉冲信号，就转动一个固定的角度，称为步距角。

步距角的大小取决于电机的结构，常见的步距角有1.8度、0.9度等。

2. 步进电机驱动步进电机的驱动通常采用步进电机驱动器。

驱动器将单片机输出的脉冲信号转换为驱动步进电机的电流信号，实现对步进电机的控制。

常见的驱动器有L298、A4988等。

3. 单片机控制本实训采用AT89C51单片机作为控制核心。

通过编写程序，控制单片机输出脉冲信号，实现对步进电机的正转、反转、停止、速度等控制。

4. 实训步骤（1）搭建步进电机驱动电路，连接单片机、步进电机、按键等外围设备。

（2）编写程序，实现以下功能：- 正转、反转控制；- 速度控制；- 停止控制；- 按键控制。

（3）使用Proteus仿真软件进行程序调试，验证程序的正确性。

（4）将程序烧录到单片机中，进行实际硬件测试。

四、实训结果与分析1. 正转、反转控制通过编写程序，实现了对步进电机的正转和反转控制。

在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机按照设定的方向转动。

2. 速度控制通过调整脉冲信号的频率，实现了对步进电机转速的控制。

在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机的转速随脉冲频率的变化而变化。

3. 停止控制通过编写程序，实现了对步进电机的停止控制。

在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机在停止信号后立即停止转动。

步进电机控制实验报告开课学院及实验室：学院年级、专业、班姓名学号实验课程名称计算机控制技术成绩实验项目名称步进电机控制实验指导老师一、实验目的1．了解步进电机的工作原理。

2．掌握步进电机的驱动及编程方法。

二、实验原理步进电机是一种电脉冲转化为角位移的执行机构。

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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

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。

通过设定脉冲数来使步进电机转过一定的角度。

步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用电机为四相八拍式。

三、使用仪器、材料1．TPCC-III计算机控制技术实验箱一台。

2. 数字式万用表一个。

3．微型计算机一台（安装“DICE计算机控制实验软件”）。

四、实验步骤本实验使用的AD35-02M型四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及励磁顺序如下图3-1。

图3-1 励磁线圈及励磁顺序图3-2 实验接线图表3-1 8255B口输出电平在各步中的情况步骤1：按图3-2接线：步骤2：在汇编程序编辑界面输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件。

打开调试窗口，复位，待出现“Welcome to you!”，装入系统，输入命令“G=2000↙”。

EXP3.ASM汇编程序如下：STACK SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ;Step of motorDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXMAIN: MOV AL,80H ;Initiate 8255 B(OUT)OUT 63H,ALA1: MOV BX,OFFSET TABLEMOV CX,0008H ; Number of stepA2: MOV AL,[BX] ; 8255 outOUT 61H,AL。

步进电机的控制实验报告一、实验目的本实验旨在深入了解步进电机的工作原理，掌握其控制方法，并通过实际操作和测量，验证控制策略的有效性和准确性。

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开环控制电机。

它通过按一定顺序依次给电机的各相绕组通电，使电机转子逐步转动。

其转动的角度与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

常见的步进电机控制方式有全步驱动、半步驱动和细分驱动。

全步驱动时，每输入一个脉冲，电机转子转动一个固定的角度（通常为 18°或 09°）；半步驱动时，电机转子转动的角度为全步驱动的一半；细分驱动则通过控制各相电流的大小和相位，实现更精细的角度控制。

三、实验设备1、步进电机一台2、驱动控制器3、电源4、示波器5、数字万用表6、计算机及控制软件四、实验步骤1、连接实验设备将步进电机与驱动控制器正确连接，注意相序的对应。

给驱动控制器和电机接通电源。

将示波器和数字万用表分别连接到合适的测量点，以监测电机的电流、电压和脉冲信号。

2、设定控制参数在计算机控制软件中，设置电机的运行模式（全步、半步或细分）、脉冲频率、转动方向等参数。

3、启动电机点击控制软件中的启动按钮，观察电机的转动情况。

4、测量电机性能使用示波器测量电机的驱动脉冲信号，观察其波形和频率。

用数字万用表测量电机的相电流和相电压，记录数据。

5、改变控制参数调整脉冲频率，观察电机转速的变化。

改变转动方向，验证电机转向控制的正确性。

6、重复实验多次改变控制参数，进行重复实验，以获取更准确和可靠的数据。

五、实验数据及分析1、全步驱动模式下脉冲频率为 100Hz 时，电机转速约为 60r/min，相电流平均值为_____A，相电压为_____V。

脉冲频率提高到 500Hz 时，电机转速约为 300r/min，相电流平均值增加到_____A，相电压基本不变。

分析：在全步驱动模式下，脉冲频率越高，电机转速越快，但相电流也会相应增加，可能导致电机发热加剧。

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。

实验九步进电机控制实验姓名专业通信工程学号成绩一、实验目的1.掌握keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法；2.掌握步进电机的工作原理及控制方法；3.掌握步进电机控制的不同编程方法；二、实验仪器与设备1.微机1台2.keil C51集成开发环境3.Proteus仿真软件三、实验内容1.用Proteus设计一四相六线步进电机控制电路。

要求利用P1口作步进电机的控制端口，通过达林顿阵列ULN2003A驱动步进电机。

基本参考电路见后面附图。

2.编写程序，实现步进电机的正反转控制。

正反转时间分别持续10S时间，如此循环。

3.设计一可调速步进电机控制电路。

P3.2~P3.5分别接按键k1~k4，其中k1为正反转控制按键，k2为加速按键，k3为减速按键，k4为启动/停止按键，要求速度7档（1~7）可调，加减速各设3档，复位时位于4档，要求每档速度变化明显。

该步进电机控制电路在以上电路的基础上自行修改。

四、实验原理1.步进电机控制原理：1)步进电机是利用电磁铁的作用原理，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。

每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。

特点A.来一个脉冲，转一个步距角。

B.控制脉冲频率，可控制电机转速。

C.改变脉冲顺序，可改变转动方向。

2)以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。

三相反应式步进电动机的原理结构图如下，定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。

转子有四个齿。

给A相绕组通电时，转子位置如图（a），转子齿偏离定子齿一个角度。

由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时(图b)，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。

由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。

3）三相反应式步进电动机的控制原理①三相单三拍：A 相→ B 相→ C 相→ A 相②三相六拍：A→AB →B →BC →C → CA→ A③三相双三拍：AB →BC →CA→AB4）步距角计算公式：θ—步距角 Z r—转子齿数 m —每个通电循环周期的拍数2、ULN2003A：七达林顿阵列ULN2003A是集成达林顿管反相驱动电路，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动电机、继电器等功率器件。

一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理和特性；2. 掌握步进电机的驱动电路设计；3. 学会使用步进电机驱动器；4. 实现步进电机的正反转、转速调节及位置控制。

二、实验器材1. 步进电机：NEMA 17 42BYG250-20042. 步进电机驱动器：A4988步进电机驱动模块3. 电源：12V 2A4. 连接导线5. 实验平台：Arduino Uno6. 实验软件：Arduino IDE三、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的电机，具有响应速度快、定位精度高、控制简单等优点。

步进电机的工作原理是：当输入一个电脉冲时，步进电机内部的转子就旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。

步进电机的步距角取决于其结构，常见的步距角有1.8°、0.9°等。

步进电机的驱动电路主要由电源、驱动模块和步进电机组成。

驱动模块负责将输入的脉冲信号转换为步进电机所需的电流，从而实现电机的转动。

四、实验步骤1. 步进电机驱动电路搭建（1）将步进电机驱动模块的VCC、GND、ENA、IN1、IN2、IN3、IN4分别连接到电源的12V、GND、GND、Arduino Uno的数字引脚2、3、4、5；（2）将步进电机的A、B、C、D分别连接到驱动模块的A、B、C、D；（3）连接电源和步进电机。

2. 步进电机控制程序编写（1）在Arduino IDE中创建一个新的项目，命名为“StepMotorControl”；（2）编写如下代码：```cpp#include <Stepper.h>const int stepsPerRevolution = 200; // 步进电机每转一周的步数Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 2, 3, 4, 5);void setup() {myStepper.setSpeed(60); // 设置步进电机的转速，单位为步/秒}void loop() {myStepper.step(stepsPerRevolution); // 正转一周delay(1000);myStepper.step(-stepsPerRevolution); // 反转一周delay(1000);}```（3）将编写好的代码上传到Arduino Uno。

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。

步进电机控制实验报告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. TIVA 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/B3.半步八拍驱动时序正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/反转：*****驱动芯片：*****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，*****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。

*****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）。

步进电机控制实验报告步进电机控制实验报告引言步进电机是一种常见的电机类型，具有精准的位置控制和可靠的运动控制能力。

在本次实验中，我们将学习如何使用Arduino控制步进电机，并通过实际操作来验证控制的可行性和有效性。

一、实验目的本次实验的主要目的是掌握步进电机的控制原理和方法，了解步进电机的特点以及其在实际应用中的作用。

通过实验，我们将学习如何使用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度，并能够实现精确的位置控制。

二、实验器材1. Arduino开发板2. 步进电机3. 驱动模块4. 连接线三、实验步骤1. 连接步进电机和驱动模块：将步进电机的相线连接到驱动模块的对应接口上，并将驱动模块与Arduino开发板连接。

2. 编写控制程序：在Arduino开发环境中，编写控制步进电机的程序。

首先，定义步进电机的旋转方向和步进角度，然后利用Arduino的输出引脚控制驱动模块，从而控制步进电机的旋转。

3. 上传程序并测试：将编写好的程序上传到Arduino开发板上，并将步进电机连接到电源。

通过控制程序中的参数，观察步进电机的旋转方向和步进角度，验证控制的准确性和可行性。

四、实验结果与分析经过实验，我们成功地控制了步进电机的旋转方向和步进角度。

通过改变控制程序中的参数，我们可以实现步进电机的正转、反转和停止等操作。

实验结果表明，步进电机的控制精度较高，可以实现精确的位置控制。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了步进电机的控制原理和方法，并通过实际操作验证了控制的可行性和有效性。

步进电机作为一种常见的电机类型，在工业自动化和机器人领域有着广泛的应用。

掌握步进电机的控制技术，对于我们今后的学习和工作具有重要的意义。

六、实验心得本次实验让我对步进电机的控制有了更深入的了解。

通过编写控制程序，我学会了如何利用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度。

实验过程中，我遇到了一些问题，例如如何正确连接步进电机和驱动模块，以及如何调试控制程序等。

实验五步进电机控制一、实验目的与要求1、了解步进电机的基本原理，掌握步进电机的转动编程方法2、了解影响电机转速的因素有那些二、实验设备STAR系列实验仪一套、PC机一台。

三、实验内容编写程序：使用G5区的键盘控制步进电机的正反转、调节转速，连续转动或转动指定步数；将相应的数据显示在G5区的数码管上。

四、控制原理步进电机的驱动原理是通过它每相线圈的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲来控制，所以调节脉冲的频率便可改变步进电机的转速，微控制器最适合控制步进电机。

另外，由于电机的转动惯量的存在，其转动速度还受驱动功率的影响，当脉冲的频率大于某一值（本实验为f.>100hz）时，电机便不再转动。

实验电机共有四个相位（A,B,C,D），按转动步骤可分单4拍（A->B->C->D->A）,双4拍（AB->BC->CD->DA->AB）和单双8拍（A->AB->B->BC->C->CD->D->DA->A）.五、程序框图改变方向子程序：启动步进电机子程序：增速子程序：减速子程序：定时中断程序：八、演示程序.MODEL TINYEXTRN Display8:NEAR, SCAN_KEY:NEARIO8259_0 EQU 0F000HIO8259_1 EQU 0F001HCon_8253 EQU 0E003HT0_8253 EQU 0E000HIO8255_Con EQU 0D003H ;CS3IO8255_PC EQU 0D002H.STACK 100.DATAStepControl DB 0 ;下一次送给步进电机的值buffer DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区，8个字节buffer1 DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区，8个字节SpeedNo DB 0 ;选择哪一级速度StepDelay DB 0 ;转动一步后，延时常数StartStepDelay DB 0;若选择速度过快,延时由长到短,最终使用对应延时常数StartStepDelay1 DB 0 ;StartStepDelaybFirst DB 0 ;有没有转动过步进电机bClockwise DB 0 ; =1 顺时针方向 =0 逆时针方向转动bNeedDisplay DB 0 ;已转动一步，需要显示新步数StepCount DW 0 ;需要转动的步数StepDelayTab: DB 250,125,83,62,50,42,36,32,28,25,22,21.CODESTART: MOV AX,@DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPMOV bFirst,1 ;有没有转动过步进电机MOV bClockwise,1 ;顺时针方向MOV StepControl,33H ;下一次送给步进电机的值MOV SpeedNo,5 ;第五级速度CALL Init8255CALL Init8253CALL Init8259CALL WriIntverMOV buffer,0 ;显示缓冲器初始化MOV buffer+1,0MOV buffer+2,0MOV buffer+3,0MOV buffer+4,10HMOV AL,SpeedNoMOV buffer+5,ALMOV buffer+6,10HMOV buffer+7,0STAR2: LEA SI,bufferLEA DI,buffer1MOV CX,8REP MOVSBLEA SI,buffer1CALL Display8STAR3: CALL Scan_KeyJB STAR5CMP bNeedDisplay,0JZ STAR3MOV bNeedDisplay,0CALL Step_SUB_1JMP STAR2STAR5: CLI ;终止步进电机转动CMP AL,10JNB STAR1MOV AH,buffer+2MOV buffer+3,AHMOV AH,buffer+1MOV buffer+2,AHMOV AH,bufferMOV buffer+1,AHMOV buffer,ALJMP STAR2STAR1: CMP AL,14JNB STAR3LEA SI,DriverTabSUB AL,10SHL AL,1XOR AH,AHMOV BX,AXJMP CS:[SI+BX]DriverTab: DW Direction ;转动方向DW Speed_up ;提高转速DW Speed_Down ;降低转速DW Exec ;步进电机根据方向、转速、步数开始转动Direction: CMP bClockwise,0JZ ClockwiseMOV bClockwise,0MOV buffer+7,1AntiClockwise: CMP bFirst,0JZ AntiClockwise1MOV StepControl,91HJMP Direction1AntiClockwise1: MOV AL,StepControlROR AL,2MOV StepControl,ALJMP Direction1Clockwise: MOV bClockwise,1MOV buffer+7,0CMP bFirst,0JZ Clockwise1MOV StepControl,33HJMP Direction1Clockwise1: MOV AL,StepControlROL AL,2MOV StepControl,ALDirection1: JMP STAR2Speed_up: MOV AL,SpeedNoCMP AL,11JZ Speed_up2Speed_up1: INC ALMOV SpeedNo,ALMOV buffer+5,ALSpeed_up2: JMP STAR2Speed_Down: MOV AL,SpeedNoCMP AL,0JZ Speed_Down1DEC ALMOV SpeedNo,ALMOV buffer+5,ALSpeed_Down1: JMP STAR2Exec: MOV bFirst,0CALL TakeStepCountLEA BX,StepDelayTabMOV AL,SpeedNoXLATMOV StepDelay,ALCMP AL,50JNB Exec1MOV AL,50Exec1: MOV StartStepDelay,ALMOV StartStepDelay1,ALSTIJMP STAR2TIMER0: PUSH AXPUSH DXDEC StartStepDelayJNZ TIMER0_1MOV AL,StartStepDelay1CMP AL,StepDelayJZ TIMER0_2DEC ALMOV StartStepDelay1,ALTIMER0_2: MOV StartStepDelay,ALMOV AL,StepControlMOV DX,IO8255_PCOUT DX,ALCMP bClockwise,0JNZ TIMER0_3ROR AL,1JMP TIMER0_4TIMER0_3: ROL AL,1TIMER0_4: MOV StepControl,ALCMP StepCount,0JZ TIMER0_1MOV bNeedDisplay,1DEC StepCountJNZ TIMER0_1add sp,8 ;小写部分不允许使用单步、单步进入命令popfclipushfsub sp,8nopTIMER0_1: MOV DX,IO8259_0MOV AL,20HPOP DXPOP AXIRETStep_SUB_1 PROC NEARMOV CX,4LEA BX,bufferStep_SUB_1_1: DEC BYTE PTR [BX]CMP BYTE PTR [BX],0FFHJNZ Step_SUB_1_2MOV BYTE PTR [BX],9INC BXLOOP Step_SUB_1_1Step_SUB_1_2: RETStep_SUB_1 ENDPTakeStepCount PROC NEARMOV AL,buffer+3 ;转动步数送入StepCountMOV BX,10MUL BLADD AL,buffer+2MUL BLADD AL,buffer+1ADC AH,0MUL BXADD AL,bufferADC AH,0MOV StepCount,AXRETTakeStepCount ENDPInit8255 PROC NEARMOV DX,IO8255_ConMOV AL,80HOUT DX,AL ;8255 PC输出DEC DXMOV AL,0FFHOUT DX,AL ;0FFH->8255 PCRETInit8255 ENDPInit8253 PROC NEARMOV DX,Con_8253MOV AL,35HOUT DX,AL ;计数器T0设置在模式2状态,BCD码计数MOV DX,T0_8253MOV AL,10HMOV AL,02HOUT DX,AL ;CLK0/210RETInit8253 ENDPInit8259 PROC NEARMOV DX,IO8259_0MOV AL,13HOUT DX,ALMOV DX,IO8259_1MOV AL,08HOUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,0FEHOUT DX,ALRETInit8259 ENDPWriIntver PROC NEARPUSH ESMOV AX,0MOV ES,AXMOV DI,20HLEA AX,TIMER0STOSWMOV AX,CSSTOSWPOP ESRETWriIntver ENDPEND START九、实验扩展及思考1、怎样改变电机的转速？2、通过实验找出电机转速的上限，如何能进一步提高最大转速？3、怎样能使电机反转？附录一 8279命令功能一览表附录二 8279键值显示程序;8279 键盘显示器接口芯片;1.查询控制方式 2.输入时钟2MHZ 3.8279内部20分频（100KHZ）;4.扫描计数器采用编码工作方式（通过外部138译码）;5.显示按键值,第九次按键,清除显示; 8279 查询工作方式.MODEL TINYCMD_8279 EQU 0BF01H ;8279命令字、状态字地址DATA_8279 EQU 0BF00H ;8279读写数据口的地址PUBLIC GetKey, GetKeyA, GetKeyB, GetBCDKey, DisPlay8, SCAN_KEY PUBLIC F1.STACK 100.DATAF1 DB ?LED_TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8HDB 080H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHDB 0FFH,0BFH.CODEGetKey PROC NEARCMP CX,0JZ GetKey5CMP CX,9JNB GetKey5PUSH AXPUSH BXPUSH DXPUSHFMOV AX,CXCLCRCR AX,1DEC AXADD DI,AXSTDMOV AH,0CMP F1,0JZ GetKey1CALL KeyScanGetKey1: PUSH AXMOV AL,8CLCSUB AL,CLCALL INIT8279_1 ;8279初始化POP AXCMP F1,0JNZ GetKey3GetKey2: CALL KeyScan ;扫描GetKey3: NOT AHPUSH AXCMP AH,0JZ GetKey4ROR AL,4MOV ES:[DI],ALJMP GetKey6GetKey4: OR AL,ES:[DI]STOSBGetKey6: POP AXLEA BX,LED_TABXLATCALL WRITE_DATA ;显示输入值LOOP GetKey2POPFPOP DXPOP BXPOP AXGetKey5: RETGetKey ENDP;键值在AL中KeyScan PROC NEARCALL SCAN_KEYJNB KeyScanRETKeyScan ENDP;CY =1,有键,键值在AL中;CY=0,没有按键GetKeyA PROC NEARCALL SCAN_KEYRETGetKeyA ENDP;键值在AL中GetKeyB PROC NEARCALL SCAN_KEYJNB GetKeyBRETGetKeyB ENDP;BCD码;F1是否需要先清除显示GetBCDKey PROC NEARCMP CX,0JZ GetBCDKey5CMP CX,9JNB GetBCDKey5PUSH AXPUSH BXPUSH DXPUSHFMOV AX,CXCLCRCR AX,1DEC AXADD DI,AXSTDMOV AH,0CMP F1,0JZ GetBCDKey1CALL KeyScanGetBCDKey1: PUSH AXMOV AL,8CLCSUB AL,CLCALL INIT8279_1 ;8279初始化POP AXCMP F1,0JNZ GetBCDKey3GetBCDKey2: CALL KeyScan ;扫描GetBCDKey3: CMP AL,10JNB GetBCDKey2NOT AHPUSH AXCMP AH,0JZ GetBCDKey4ROR AL,4MOV ES:[DI],ALJMP GetBCDKey6GetBCDKey4: OR AL,ES:[DI]STOSBGetBCDKey6: POP AXLEA BX,LED_TABXLATCALL WRITE_DATA ;显示输入值LOOP GetBCDKey2POPFPOP DXPOP BXPOP AXGetBCDKey5: RETGetBCDKey ENDP;显示以SI开始的8个数字（0～F) DisPlay8 PROC NEARPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV CX,8 ;计数用LEA BX,LED_TABDisPlay81: MOV AL,[SI] ;不用显示的位调整AND AL,7FHCMP AL,11HJZ DisPlay82 ;负号Display84: CMP AL,16JB DisPlay82MOV AL,10H ;显示段码中10H位对应的是暗码DisPlay82: XLATXCHG AL,[SI]TEST AL,80HJZ Display83XCHG AL,[SI]AND AL,7FHMOV [SI],ALDisplay83: INC SILOOP DisPlay81MOV AL,0CALL INIT8279_1MOV CX,8Display85: DEC SIMOV AL,[SI]CALL WRITE_DATALOOP Display85POP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETDisPlay8 ENDP;8279初始化INIT8279 PROC NEARMOV DX,CMD_8279 ;CMD_8279为写命令地址、读状地址MOV AL,34H ;可编程时钟设置,设置分频系数(20分频）OUT DX,ALMOV AL,0 ;8*8字符显示,左边输入,外部译码键扫描方式OUT DX,ALMOV AL,90H ;从第一个数码管开始移位显示OUT DX,ALRETINIT8279 ENDPINIT8279_1 PROC NEARPUSH AXMOV DX,CMD_8279 ;CMD_8279为写命令地址、读状地址MOV AL,34H ;可编程时钟设置,设置分频系数(20分频）OUT DX,ALMOV AL,0 ;8*8字符显示,左边输入,外部译码键扫描方式OUT DX,ALCALL CLEAR ;清显示POP AXOR AL,90HOUT DX,ALRETINIT8279_1 ENDPCLEAR PROC NEARMOV DX,CMD_8279MOV AL,0DEH ; 清除命令OUT DX,ALWAIT1: IN AL,DXTEST AL,80HJNZ WAIT1 ; 显示RAM清除完毕吗?RETCLEAR ENDPSCAN_KEY PROC NEARMOV DX,CMD_8279IN AL,DX ;读状态READ_FIFO: AND AL,7JZ NO_KEY ;是否有键按下READ: MOV AL,40HOUT DX,AL ;读FIFO RAMMOV DX,DATA_8279IN AL,DXAND AL,3FHSTC ;有键SCAN_KEY1: RETNO_KEY: CLC ;无键按下，清CYJMP SCAN_KEY1SCAN_KEY ENDPKEY_NUM PROC NEARAND AL,3FHRETKEY_NUM ENDPWRITE_DATA PROC NEARMOV DX,DATA_8279OUT DX,ALRETWRITE_DATA ENDPEND（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。

实验一五相步进电机的模拟控制实验一、实验目的1、掌握步进电机工作原理；2、用PLC构成五相步进电机控制系统。

二、实验要求1、通过实验，加深并验证学过的理论知识，掌握实验的基本方法和实验原理；2、正确使用仪器设备；3、认真观察仪器设备的运动方式，独立编写控制程序并进行操作。

4、学生在实验过程中，应学会独立思考，应用所学专业理论知识分析和解决实验中遇到的具体问题；三、实验原理步进电机工作原理步进电机按工作原理可分为电磁式、磁阻式、永磁式、混合式四类。

其中混合式步进电机从定子或转子的导磁体来看，它如反应式步进电机，所不同的是它的转子上置有磁钢，反应式转子则无磁钢。

从它的磁路内含有永久磁钢这一点来说，又可以说它是永磁式，但因其结构不同，使其作用原理及性能方面，都与永磁式步进电机有明显区别。

它好像是反应式和永磁式的结合，所以常称为混合式。

混合式步进电机具有驱动电流小，效率高，过载能力强、控制精度高等特点，是目前市面上应用最为广泛的一种步进电机。

四、实验所用仪器1、三菱FX1N-40MR一台；2、计算机一台；五、实验步骤和方法1、熟悉编程环境，输入所编制的程序；2、接通实验箱电源、串口通讯线；3、将程序下载至PLC并运行。

六、实验注意事项经指导教师检查同意后，方可接通电源进行实验操作。

七、实验预习要求1、预习PLC编程环境，上机前预先将控制程序编制完成；2、预习步进电机工作原理。

八、实验报告要求实验报告的主要内容1、实验目的2、实验所用仪器3、实验原理方法简要说明4、程序清单。

实验报告册样式。

步进电机的实验报告步进电机的实验报告引言：步进电机是一种常见的电机类型，它以步进的方式进行转动，具有精准定位和高效能的特点，被广泛应用于各个领域。

本实验旨在通过对步进电机的研究和实验，了解其工作原理、性能特点以及应用场景。

一、步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电机。

它由定子和转子两部分组成，其中定子由若干个电磁线圈组成，每个线圈分别与电机驱动器的输出端相连。

当电机驱动器输出电流时，线圈中产生磁场，使得转子受到磁力作用而转动。

通过不断输入电流脉冲，可以实现步进电机的精准定位。

二、步进电机的性能特点1. 精准定位：步进电机能够按照电脉冲信号的频率和方向精确旋转，可实现高精度的定位控制。

2. 高效能：步进电机具有高效能的特点，能够在不产生磁滞损耗的情况下实现转动，因此能够提供较高的功率输出。

3. 可逆性：步进电机可根据输入的电脉冲信号实现正转和反转，具有较强的可逆性。

4. 低速高扭矩：步进电机在低速运转时，具有较高的扭矩输出，适合用于需要较大扭矩的应用场景。

三、步进电机的应用场景1. 机械加工：步进电机在数控机床、激光切割机等机械加工设备中广泛应用，能够实现高精度的定位和控制。

2. 打印设备：步进电机被广泛应用于打印设备中，如打印机、绘图仪等，能够精确控制打印头的位置和移动速度。

3. 机器人技术：步进电机在机器人领域中起到重要作用，能够实现机器人的运动和定位控制，广泛应用于工业自动化、医疗器械等领域。

4. 汽车电子：步进电机在汽车电子领域中有广泛应用，如车载导航系统、车载仪表盘等，能够实现精确的指针位置控制和显示。

结论：通过本次实验，我们对步进电机的工作原理、性能特点和应用场景有了更深入的了解。

步进电机作为一种精准定位和高效能的电机类型，在各个领域都有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展，步进电机的性能将得到进一步提升，应用领域也将不断扩大。

步进电机控制实验一、实验目的：了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。

二、实验内容：编写并调试出一个实验程序按下图所示控制步进电机旋转：三、工作原理：步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杠把角度变为直线位移，也可以用步进电机带螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。

步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。

步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

步进电机实际上是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图所示。

从图中可以看出，电机的定子上有六个等分磁极，A、A′、B、B′、C、C ′，相邻的两个磁极之间夹角为60o，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布的圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。

当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。

由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。

三相步进电机结构示意图例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。

设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120°，不是9°的整数倍（120÷9=40/3），所以此时转子齿没有与B相定子的齿对应，只是第13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3°，如果此时突然变为B相通电，A、C相不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，转子就转动3°，这样使电机转了一步。

实验四五相步进电机模拟实验一、实验目的熟悉SFC语言的编程方法。

二、实验器材1、ZY17PLC12BC型可编程控制器实验箱 1台2、PC机或FX-20P-E编程器 1台3、编程电缆 1根4、连接导线若干三、实验原理近年来，许多新生产的PLC除了梯形图语句外，还增加了采用IEC标准的SFC （Sequential Function Chart）语言，用于编制复杂的顺控程序，用这种先进的编程方法，很容易编出复杂的顺控程序。

本实验具体的控制要求如下：对电机的各相按一定规律通电，可实现对步进电机运转的控制。

要求对五相步进电机的五相（A、B、C、D、E）实现如下方式的自动通电控制。

按下“START”按钮，按以下顺序自动通电一轮，后全部熄灭：1、A-B-C-D-E-A2、AB-BC-CD-DE-EA3、AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB4、ABC-BCD-CDE-DEA四、实验内容及步骤1、理解实验的原理及控制要求，列出I/O分配表（可参考下表）并根据分配表编写实3、按I/O分配表接线，可参考下表。

4、打开PLC实验箱和实验面板上的电源开关，将预先编好的实验程序写入计算机，再下载到PLC中（程序的编辑与下载可参见第一章第二节的编程软件使用说明）。

注意：下载时RUN/STOP开关一定要拨到STOP位置。

5、下载完毕以后将RUN/STOP开关拨到RUN状态，若程序无逻辑错误则主机上的RUN 运行指示灯亮，否则PROG-E出错指示灯亮，需要修改程序。

6、当PLC指示RUN状态时，表明程序开始运行，观察运行的结果。

若结果与控制要求不符，则根据观察到的现象修改程序，重新下载进行调试，直至满足控制要求为止。

五、实验报告在实验报告中填写I/O分配表和最终的实验程序，并详细记录调试过程中遇到的问题以及解决的方法。

名句赏析！！！！！不限主题不限抒情四季山水天气人物人生生活节日动物植物食物山有木兮木有枝，心悦君兮君不知。

实验五PWM配置及步进电机控制一、实验目的1. 了解步进电机驱动原理;2. 了解步进电机的控制原理;3. 熟悉使用PWM控制步进电机的运行。

二、实验主要内容1. DSP的初始化;2. ePWM模块初始化与配置;3. 步进电机的驱动程序。

三、实验基本原理1. 步进电机的驱动：图1 是单极性步进电机驱动的典型电路，图中的方块为驱动开关。

针对SEED-DEC 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：1）电机采用15V直流电源供电;2）4路控制信号由DSP提供，信号为CMOS标准电平，通过排线接入并下拉;3）使用达林顿管TIP31C代替IRL549作为电机驱动开关，基级串接100欧电阻减小MOS管的寄生震荡;4）使用快速二极管IN4007完成保护功能，以免电机换向时烧毁电机;图 1 步进电机驱动电路2. 步进电机的控制一般分为四相四拍与四相八拍两种方式，其中前者称为全步，后者称为半步。

步进电机在这个实验中选择的时M35SP-7N，其步进角为7.5°，是一种单极性步进电机。

它的结构如图2：图 2 步进电机结构四、实验过程和关键程序解读1. 启动CCS，进入CCS的操作环境，并导入stepmotor工程。

2. 加载stepmotor工程，添加xml文件3. 阅读源代码1）初始化系统控制寄存器与要使用的GPIO：2）关中断、初始化PIE、初始化PIE向量表3）关ePWM时钟，配置后打开时钟，并更新中断向量表4）ePWM初始化函数（以EPwm1为例）：EPWM2的其他配置与1相同，不用的在于一些事件产生的动作不同：其产生的pwm波为CMPAABCD线圈按照ACBD的次序导通步进电机接线示意图（2b-A、1b-B、1a-C、2a-D）：则步进电机顺时针旋转4. 按照老师要求修改源代码1）改变步进电机的转速在使用直流电机时，通常是用占空比来调节转速的，但是在步进电机中，是通过改变PWM的频率来调整的，因为在一个PWM周期中，步进电机改变的相位是一样的，所以PWM频率越高，改变相同相位就越快，所以转速也越快，程序中我们只需改变TBPRD的值即可。