实验3、步进电机控制桂电2015EDA
步进电机实验报告册(3篇)
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。
步进电机eda课程设计
步进电机eda课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握步进电机的基本原理和应用，通过学习，学生应该能够：1.描述步进电机的工作原理和结构特点。
2.解释步进电机的运行原理和控制方法。
3.分析步进电机在不同应用场景下的性能表现。
4.设计简单的步进电机控制系统。
在技能目标方面，学生应具备：1.运用实验仪器和工具进行步进电机的调试和测试。
2.编写简单的步进电机控制程序。
3.分析和解决步进电机运行中的常见问题。
在情感态度价值观目标方面，学生应：1.培养对步进电机技术和应用的兴趣和好奇心。
2.培养团队协作和沟通交流的能力。
3.增强创新意识和实践能力，能够将理论知识应用到实际问题中。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.步进电机的基本原理：介绍步进电机的工作原理、结构特点和运行方式。
2.步进电机的控制方法：讲解步进电机的控制原理和控制电路。
3.步进电机的应用：分析步进电机在不同领域的应用实例，如机器人、数控机床等。
4.步进电机的调试和测试：介绍步进电机的调试和测试方法，以及如何解决运行中的问题。
教学大纲安排如下：第1-2课时：步进电机的基本原理第3-4课时：步进电机的控制方法第5-6课时：步进电机的应用第7-8课时：步进电机的调试和测试三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解步进电机的基本原理、控制方法和应用。
2.案例分析法：分析具体的步进电机应用案例，让学生更好地理解步进电机的实际应用。
3.实验法：让学生亲自动手进行步进电机的调试和测试，增强实践能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队协作和沟通交流的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《步进电机原理与应用》2.参考书：提供相关的学术论文和资料，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解步进电机的相关知识。
单片机步进电机控制实验报告
单片机步进电机控制实验报告单片机步进电机控制实验报告引言：步进电机是一种常用的电动机，具有结构简单、体积小、转速稳定等优点，广泛应用于工业自动化、机械设备等领域。
本实验旨在通过单片机控制步进电机，实现电机的正转、反转、加速、减速等功能。
通过实验，深入了解步进电机的工作原理和控制方法，提高对单片机的编程能力。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握步进电机的工作原理，了解单片机控制步进电机的方法和步骤，并通过实验验证控制效果。
二、实验器材1. 步进电机：XX型号，XXV，XXA2. 单片机开发板：XX型号3. 驱动电路：包括电源、驱动芯片等三、实验原理步进电机是一种特殊的电动机，其转子通过电磁螺线管的工作原理实现转动。
步进电机的转子分为若干个极对，每个极对上都有一个螺线管，通过对这些螺线管施加电流，可以使转子转动。
单片机通过控制螺线管的电流，实现步进电机的控制。
四、实验步骤1. 连接电路：根据实验器材提供的电路图，将步进电机与单片机开发板相连接。
2. 编写程序：使用C语言编写单片机控制步进电机的程序。
程序中需要包括电机正转、反转、加速、减速等功能的实现。
3. 上传程序：将编写好的程序通过编程器上传到单片机开发板上。
4. 实验验证：通过按下开发板上的按键，观察步进电机的运动情况，验证程序的正确性。
五、实验结果与分析经过实验验证，编写的程序能够准确控制步进电机的运动。
按下不同的按键，电机可以实现正转、反转、加速、减速等功能。
通过调整程序中的参数，可以实现不同速度的控制效果。
实验结果表明，单片机控制步进电机具有较高的精确性和可靠性。
六、实验总结通过本次实验，我深入了解了步进电机的工作原理和控制方法，掌握了单片机控制步进电机的编程技巧。
实验中遇到了一些问题，如电路连接不正确、程序逻辑错误等，但通过仔细分析和排除，最终解决了这些问题。
通过实验，我不仅提高了对步进电机的理论认识，还锻炼了自己的动手实践能力和问题解决能力。
实验步进电机控制实验
实验步进电机控制实验一、实验目的掌握步进电机的工作原理和控制方法二、实验设备1、EL-MUT-III型单片机实验箱2、8051CPU模块3、电机综合模块三、实验内容单片机通过244设置步进电机运行的步数和方向，并显示在数码管上，同时驱动电机按照设定的步数和方向转动，同时在数码管上显示电机的实际转动步数。
四、实验原理步进电机工作原理见模块说明书，控制电路如下图：五、实验步骤1、实验连线：P1口的P1.0---P1.3分别接模块上的A、B、C、D。
CS244接CS0,244的输入IN0--IN7接平推开关KK1--KK8的输入K1--K8。
P1.7接单脉冲输出P-。
2、运行Keil C运行环境，打开Step4文件夹下的Step4.uv2，检查工程的Debug 参数设置是否正确，然后全速运行，数码管的左两位显示设定的步数（16进制），可以通过改变平推开关kk1—kk7的状态设定不同的运行步数，改变kk8的状态可改变电机的转动方向，在数码管上当数值位的小数点位点亮时，表示为逆时针方向，否则为顺时针方向。
完成设置后，按动单脉冲开关Pules，电机按照设定的方向和步数开始转动，同时在数码管的右侧显示电机的转动步数，当达到设定值时，电机停止转动。
3、观察步进电机的运动与设定值是否一致。
六、实验结果输入运行步数N，电机运行N步后停止，且方向与设定方向一致。
七、程序框图实验直流电机调压调速实验一、实验目的掌握直流电机测速和调速的工作原理二、实验设备1、EL-MUT-III型单片机实验箱2、8051CPU模块3、电机综合模块三、实验内容电机每转一周，SIGNAL端产生一如图所示的脉冲,通过用INT0检测该脉冲的高电平，并从P10输出输出一8253的GATA信号来控制8253计数器的启停。
通过8253的计数值计算转速，转速值经主机箱RS232串口送至PC机，在PC机上进行PID计算，计算结果通过串口送给CPU，经D/A转换成电压，控制电机转速。
实验三、步进电机控制
实验二步进电机细分控制电路设计一、实验目的：学习用FPGA控制步进电机，包括能对步进电机进行细分控制的模块设计；二、实验原理步进电机作为一种电脉冲/角位移的转换元件，具有价格低廉、易于控制、无积累误差和计算机接口方便等方面优点，在机械、仪表、工业控制等领域中获得了广泛的应用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
也就是当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行。
如图3-1，FPGA将接口电路送来的一系列信号，转换成步进电机的驱动脉冲经过功率放大后送给步进电机，以此控制步进电机的转动方向和速度。
图3-1 FPGA控制步进电机四相四拍运行的供电方式是：A—B—C—D—A……一个循环周期换接四次，有四种通电状态，故称四相四拍运行方式。
如果按A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A……的顺序通电为四相双八拍。
四、实验内容1、设计步进电机基本控制模块，时钟取10Hz，要求能控制转向和速度。
速度分为16等级，分频器建议调用ALTPLL(嵌入式锁相环调用----P205)；①编写步进电机非细分控制程序，；②添加转向控制；③添加速度控制。
2、进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出所有信号的仿真波形；3、硬件测试：进行引脚锁定及硬件测试。
速度用LEDA（已接好译码器）显示，步进电机控制信号接驱动并接二极管显示。
验证步进电机的工作状态和性能。
4、查阅相关资料，根据演示示例及图3-2，设计4相步进电机细分控制模块，对各模块进行仿真测试。
分别实现1/4、1/8、1/16步距细分控制。
5、为了实现细分转动的平稳性，对图3-2的设计做一些改善，如用4个ROM存储不同相位正弦波形数据；提高精度位数；将CNT8改成三角波等。
讨论细分控制的实用方案。
步进电机非细分控制程序。
module STEP1 (CLK, D);input CLK ; output[3:0] D; reg[3:0] D; reg[1:0] CQ;always @(CQ) begincase (CQ)2'b00 : D <= 4'b1000 ; 2'b01 : D <= 4'b0100 ;2'b10 : D <= 4'b0010 ; 2'b11 : D <= 4'b0001 ;endcase endalways @(posedge CLK)begin CQ <= CQ + 1 ; endendmodule图3-2 步进电机细分控制电路图3-2中，其中输入S选择是否输出细分控制信号。
控制步进电机实验报告(3篇)
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。
步进电机控制实验实验报告及程序
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。
步电机控制实验报告
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。
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实验三步进电机细分控制电路设计
一、实验目的：
学习用FPGA控制步进电机，包括能对步进电机进行细分控制的模块设计；
二、实验原理
步进电机作为一种电脉冲/角位移的转换元件，具有价格低廉、易于控制、无积累误差和计算机接口方便等方面优点，在机械、仪表、工业控制等领域中获得了广泛的应用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
也就是当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行。
如图3-1，FPGA将接口电路送来的一系列信号，转换成步进电机的驱动脉冲经过功率放大后送给步进电机，以此控制步进电机的转动方向和速度。
图3-1 FPGA控制步进电机
四相四拍运行的供电方式是：A—B—C—D—A……一个循环周期换接四次，有四种通电状态，故称四相四拍运行方式。
如果按A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A……的顺序通电为四相双八拍。
四、实验内容
1、设计步进电机基本控制模块，时钟取10Hz，要求能控制转向和速度。
速度分为16等级，分频器建议调用ALTPLL(嵌入式锁相环调用----P205)；
①编写步进电机非细分控制程序，；
②添加转向控制；
③添加速度控制。
2、进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出所有信号的仿真波形；
3、硬件测试：进行引脚锁定及硬件测试。
输出同时用LEDA（已接好译码器）显示，步进电机控制信号接驱动并接二极管显示。
验证步进电机的工作状态和性能。
4、查阅相关资料，根据演示示例及图3-2，设计4相步进电机细分控制模块，对各模块进行仿真测试。
分别实现1/4、1/8、1/16步距细分控制。
5、为了实现细分转动的平稳性，对图3-2的设计做一些改善，如用4个ROM存储不同相位正弦波形数据；提高精度位数；将CNT8改成三角波等。
讨论细分控制的实用方案。
步进电机非细分控制程序。
module STEP1 (CLK, D);
input CLK ; output[3:0] D; reg[3:0] D; reg[1:0] CQ;
always @(CQ) begin
case (CQ)
2'b00 : D <= 4'b1000 ; 2'b01 : D <= 4'b0100 ;
2'b10 : D <= 4'b0010 ; 2'b11 : D <= 4'b0001 ;
endcase end
always @(posedge CLK)
begin CQ <= CQ + 1 ; end
endmodule
图3-2 步进电机细分控制电路
图3-2中，其中输入S选择是否输出细分控制信号。
模块STEP1产生非细分控制信号；CNT10B产生分频时钟；模块CNT8产生锯齿波比较信号（也可用三角波）；ROM3并行存放4路准正弦波数据（可以用4个ROM产生更精细的波形）；CMP3是比较器。
6、功率放大连接
IN1--D IN2--B IN3--C IN4--A E12—VCC E34—VCC GND—GND
四、实验报告
1、预习报告：写出该实验的基本设计思路及源程序；
2、实验报告：写出经调试通过的实验程序及实验步骤、软件编译及仿真
分析、硬件测试和实验过程、程序分析报告、仿真波形图及结果分析。