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摘要本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。
通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。
并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。
整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。
该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。
关键词：步进电机单片机控制目录绪论 (1)1、步进电机及其发展 (1)1．1步进电机在我国的发展应用及前景 (2)1.2本文研究内容 (2)2、步进电机的分类、结构、工作原理及特性 (2)2.1步进电机的概念 (2)2.2步进电机的特点 (3)2.3步进电机的结构及工作原理 (3)2.4步进电机的常用术语 (4)3、步进电机的单片机控制 (5)3.1步进电机控制系统组成 (5)3.2步进电机控制系统原理 (6)3.3脉冲分配 (6)3.4步进电机与微型机的接口电路 (8)4、步进电机的运行控制 (9)4.1步进电机的速度控制 (9)4.2步进电机的位置控制 (9)4.3步进电机的加减速控制 (10)5、步进电机的程序设计 (11)5.1程序框图 (11)结论 (13)致谢辞 (13)参考文献 (13)绪论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步进电机件。
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，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；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
数控原理试题及答案完整版数控原理试题及答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】《数控原理》试题1一、填空题（每空分，共30分）1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
2. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。
3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化的过程。
4．数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。
5．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：，若，刀具往 +X 进给；若，刀具往 +Y 进给。
6. 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。
7. CNC系统中，实时性要求最高的任务是增大和位控。
8. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文字地址送到相应的缓冲寄存器。
假设当前需要译码的程序段如下：N1 G01 X132 Y200 Z300如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是 01 ，此时应该把该数据送入代码 G 的缓冲寄存器中。
9. 旋转变压器是一种常用的转角检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。
10．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。
11．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和推理机。
二、单项选择题（每小题2分，共20分）：1. 经济型数控系统一般采用（ A ）CPU，而且一般是单微处理器系统。
A、8或16位B、32位C、64位D、以上都不正确2. 下面哪种设备不是CNC系统的输入设备（ C ）A、MDI键盘B、纸带阅读机C、CRT显示器D、磁带机3．在单CPU的CNC系统中，主要采用（ B ）的原则来解决多任务的同时运行。
全国自考（机电一体化系统设计）模拟试卷5(题后含答案及解析)题型有：1. 单项选择题 2. 简答题 3. 计算题 4. 简单应用题 6. 综合应用题单项选择题1．下列选项中与机械特性硬度无关的是【】A．电枢电压B．电枢电阻C．电动机反电动势系数D．电动机转矩系数正确答案：A解析：机械特性硬度的计算公式为｜tanα｜＝，可知，B、C、D三项均与其有关，所以选项A为正确答案。
2．当直流伺服电动机电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线称为【】A．直流伺服电动机机械特性B．动态特性C．失灵区D．直流伺服电动机调节特性正确答案：D3．某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，转速为1470r／min，则转差率为【】A．0．01B．0．03C．0．02D．0．04正确答案：C解析：根据空载时转差率公式：s＝1－，可计算出转差率为s＝1－≈0．02。
4．某交流感应电动机，实际转速为1350r／min，电源频率为50Hz，则其极数为【】A．1B．2C．3D．4正确答案：D解析：由n＝得p＝≈2 即该电动机为4极。
5．某步进电动机有48个齿，采用五相十拍方式运行，其步距角为【】A．0．75°B．1．5°C．6°D．3°正确答案：A6．属于变磁阻一类的电动机是【】A．永磁同步电动机B．步进电动机C．直流电动机D．交流感应电动机正确答案：B解析：步进电动机又称为脉冲电动机，它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。
7．某三相步进电动机，转子有40个齿，欲使其步距角为0．5°，应采用的通电方式为【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路正确答案：D解析：步进电动机的步距角θs由转子齿数zr、控制绕组的相数m和通电方式系数决定，即θs＝，可得c＝。
式中，c为通电方式系数，纯单拍或纯双拍时取为1，单、双拍交替时取2。
三相反应式步进电动机的三相六拍通电方式的步距角比纯单拍或纯双拍通电方式的小一倍。
习题六答案1、什么是伺服控制？为什么机电一体化系统的运动控制往往是伺服控制？伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统.机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。
2、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点？（1）、按被控量参数特性分类按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。
其它系统还有温度、湿度、磁场、光等各种参数的伺服系统（2）、按驱动元件的类型分类按驱动元件的不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统。
电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制伺服系统。
（3）、按控制原理分类按自动控制原理，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。
3、机电一体化对伺服系统的技术要求是什么？机电一体化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。
4、试分析直流伺服电机的结构与工作原理。
直流伺服电动机主要由磁极、电枢、电刷及换向片结构组成（如图6-3所示）。
其中磁极在工作中固定不动，故又称定子。
定子磁极用于产生磁场。
在永磁式直流伺服电动机中，磁极采用永磁材料制成，充磁后即可产生恒定磁场。
在他励式直流伺服电动机中，磁极由冲压硅钢片叠成，外绕线圈，靠外加励磁电流才能产生磁场。
电枢是直流伺服电动机中的转动部分，故又称转子，它由硅钢片叠成，表面嵌有线圈，通过电刷和换向片与外加电枢电源相连。
图6-3 直流伺服电动机基本结构图6-4 电枢等效电路直流伺服电动机是在定子磁场的作用下，使通有直流电的电枢（转子）受到电磁转矩的驱使，带动负载旋转。
通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流伺服电动机的旋转方向和速度。
秦驰L297的工作原理介绍L297是意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。
芯片内的PWM斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。
该集成电路采用了SGS公司的模拟/数字兼容的I2L技术，使用5V的电源电压，全部信号的连接都与TFL/CMOS或集电极开路的晶体管兼容。
L297的芯片引脚特别紧凑，采用双列直插20脚塑封封装，其引脚见图1，内部方框见图2。
b5E2RGbCAP在图2所示的L297的内部方框图中。
变换器是一个重要组成部分。
变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码(顺序如图3所示>。
由变换器产生4个输出信号送给后面的输出逻辑部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。
为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过2个PWM 斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，如图4所示，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉冲。
每个斩波器的触发器由振荡器的脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到Uref时(Uref是根据峰值负载电流而定的>，将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出(即触发器Q输出>是一恒定速率的PWM信号，L297的CONTROL端的输入决定斩波器对相位线A，B，C，D或抑制线INH1和INH2起作用。
CONTROL为高电平时，对A，B，C，D有抑制作用；为低电平时，则对抑制线INH1和INH2有抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。
p1EanqFDPw图1 L297引脚图图2 L297内部方框电路图图 3 L297变换器换出的八步雷格码<顺时针旋转）图4 斩波器线路图5 多个L297同步工作连接图L297 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS绝对最大额定值：L297 ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Refer to the block diagram Tamb = 25℃, Vs = 5V unless otherwiseDXDiTa9E3dspecified> L297 电气特性：L297各引脚功能说明1脚(SYNG>——斩波器输出端。
目录机电一体化复习题2机电一体化复习题参考答案6机电一体化技术试题11答案与评分标准13机电一体化复习题18一、名词解释18二、填空题19三、简答题20四、选择题。
〔无答案〕23五、应用题24《机电一体化技术》试卷〔一〕27《机电一体化技术》试卷 (一)答案29《机电一体化技术》试卷 (二)30《机电一体化技术》试卷(二) 答案33《机电一体化技术》试卷 (三)35《机电一体化技术》试卷 (三)答案38《机电一体化技术》试卷 (四)40《机电一体化技术》试卷 (四) 答案42《机电一体化技术》试卷 (五)45《机电一体化技术》试卷 (五) 答案47机电一体化系统设计试题51一、填空题〔每空1分，共20分〕51二、简答题〔每题5分，共30分〕51三、计算题〔共20分〕〔将此题答案写在答题纸上〕52四、综合分析题〔共30分〕52机电一体化系统设计试题答案53一、填空题〔每空1分，共20分〕53二、简答〔每题5分，共30分〕53三、计算题〔共20分〕54四、综合分析题〔30分〕54机电一体化复习题一、名词解释1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取〔DMA〕二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。
〔×〕2 滚珠丝杆不能自锁。
〔√〕3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。
〔×〕4 异步通信是以字符为传输信息单位。
〔√〕5 同步通信常用于并行通信。
〔×〕6 无条件I/O方式常用于中断控制中。
〔×〕7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误〔1〕影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差〔√〕〔2〕螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素〔√〕〔3〕螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素〔√〕〔4〕温度误差是影响传动精度的因素〔√〕三、单项选择题1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过〔 B 〕决定转角位移的一种伺服电动机。
1 技术说明1.1仪器用途2ZB-1L10双柱塞微量泵是用8031单片机控制的高精度输液装置，主要用于要求稳定地定量输送各种低粘度、无强腐蚀液体的场合。
如微型反应装置、液相色谱、油田开发模拟试验及其它各种化工试验中的物料输送。
在石油、化工、原子能、气象、环保、煤炭、冶金、食品、医学等许多部门得到广泛应用。
1.2主要技术指标流量设定范围：0.1 ml/h ~ 1000 ml/h ;流量设定精度：≤±1% ;流量重复精度：≤±1% ;工作压力：0~10Mpa ;单缸容量：50ml ;接管规格：外径×壁厚为Φ2×0.5mm ;功率消耗： 120W ;外形尺寸：泵体 330×190×590（mm）;控制器 360×230×180（mm）。
1.3工作原理该泵采用8031单片机与外界芯片EPROM2764、键盘显示8279、A/D转换0809等组成一个微机控制系统，利用系统中具有的数据处理功能、定时/计数功能、输入输出接口等，通过程序控制产生所需脉冲信号，经过功率放大后，推动步进电机运转，从而达到了连续平稳地输送液体的目的。
1.4主要功能1.4.1具有流量参数、过压保护值、欠压补偿值的键盘设定及显示功能。
1.4.2具有流量累计、管路压力的实时显示及步进电机的分相监示功能。
1.4.3具有过压保护及快速压力补偿功能。
1.4.4具有四通阀自动换向，两缸吸液、排液自动切换的功能。
1.4.5可扩展计算机通信和外界模拟信号控制功能。
2 操作规程2.1工作条件工作环境：温度：0~40℃气压：101324±4000 Pa（760±30mmHg）相对湿度：65±15%电源电压：~220V±10% 50HZ±2HZ介质状态：无强腐蚀，介质粘度≤50mm²/S，悬浮颗粒直径≤20μ。
泵的安装：该仪器应该放在无震动的水平工作台面上。
机电工程学院课程设计说明书设计题目:五相单双十拍步进电动机控制程序的设计与调试学生XX：学号：20094805专业班级：机制F09指导教师：2012年12 月11 日内容摘要步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。
步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。
基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。
矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。
改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。
本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。
本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。
其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、梯形图以及语句表。
本文设计过程中使用了移位指令，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。
在实际应用中表明此设计是合理有效的。
关键词: PLC；梯形图；五相十拍步进电机目录第1章引言11.1 五相步进电动机的控制要求11.2 程序设计的基本思路1第2章PLC控制系统设计32.1 PLC类型选择32.2 I/O点的分配与编号32.3 PLC外部接线图42.4 绘制控制流程图52.5 梯形图程序设计72.5.1 步进控制设计72.5.2梯形图92.6程序指令表132.7 程序调试16设计总计21谢辞22参考文献23第1章引言步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。
步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。
目前，比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。
但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比较麻烦。
基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。
