实验6(步进电机实验)
步进电机实验报告
步进电机实验报告
实验目的：
掌握步进电机的工作原理以及驱动方式，通过实验观察步进电机的运动特性和控制方式。
实验材料：
1. 步进电机
2. 步进电机驱动器
3. 控制器（如Arduino）
4. 电源
5. 连接线
实验步骤：
1. 将步进电机与步进电机驱动器进行连接，按照正确的接线顺序进行连接。
2. 将步进电机驱动器连接到控制器。
3. 连接电源，设置合适的电压和电流。
4. 编写控制程序，实现不同的步进电机控制方式，如全步进、半步进等。
5. 运行控制程序，观察步进电机的运动情况。
实验结果：
在不同的步进电机控制方式下，步进电机的运动情况各有不同。
在全步进模式下，步进电机每次转动一个固定角度；在半步进模式下，步进电机每次转动半个固定角度。
通过控制程序可以灵活控制步进电机的运动方式和速度。
实验讨论：
步进电机是一种精密控制设备，广泛应用于机械设备中。
在实际应用中，可以根据实际需求选择合适的步进电机控制方式，并通过调整控制程序中的参数来实现精确的运动控制。
结论：
通过本次实验，我们掌握了步进电机的工作原理、驱动方式以及控制方法，进一步加深了对步进电机的理论和实践认识。
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。
步进电机实验报告
Arduino步进电机实验报告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电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。
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。
实验目的：（1）了解步进电动机工作原理。
（2）熟悉步进电机驱动器使用方法。
（3）掌握步进电动机转向控制编程。
实验要求：（1）简要说明步进电动机工作原理。
（2）熟记步进电机驱动器的使用方法。
（3）完成步进电动机转速转向控制编程与实现。
（4）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份。
实验准备：1.Arduino UNO R3开发板Arduino是一块基于开放原始代码的Simple i/o平台，并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。
让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。
它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。
它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。
Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。
Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。
2.ULN2003芯片ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。
可以用来驱动步进电机。
因本次使用的步进电机功率很小，所以可以直接使用一个ULN2003芯片进行驱动，如果是大功率的步进电机，是需要对应的驱动板的。
最新步进电机实验报告
最新步进电机实验报告实验目的：本实验旨在探究步进电机的工作原理、特性及其在控制系统中的应用。
通过实际操作和测试，加深对步进电机控制技术的理解，并掌握其基本的使用和编程方法。
实验设备和材料：1. 步进电机一套（包括驱动器）2. 微控制器开发板（如Arduino或Raspberry Pi）3. 电源适配器4. 连接线若干5. 电脑及相关编程软件6. 测量工具（如转速计、示波器等）实验步骤：1. 准备实验器材，确保所有设备完好无损。
2. 按照说明书连接步进电机和驱动器，并将驱动器与微控制器开发板相连。
3. 连接电源适配器，为系统供电。
4. 在电脑上编写控制步进电机的程序，设置不同的转速和步数。
5. 将编写好的程序上传到微控制器开发板。
6. 开始实验，观察并记录步进电机的运行情况，包括转速、步数和扭矩等。
7. 使用测量工具对步进电机的性能进行定量分析。
8. 调整程序参数，重复步骤5至7，以探究不同参数对步进电机性能的影响。
9. 实验结束后，断开所有连接，妥善保管实验器材。
实验结果：通过本次实验，我们观察到步进电机在不同控制参数下的表现。
实验数据显示，增加脉冲频率会导致步进电机转速提高，但超过一定频率后，电机会出现失步现象。
扭矩测试表明，随着负载的增加，电机的转速会相应下降。
此外，我们还发现，通过调整微控制器的电流设置，可以在一定程度上优化电机的性能。
结论：步进电机作为一种精密控制电机，在控制系统中有着广泛的应用。
通过本次实验，我们不仅验证了步进电机的基本工作原理，还了解到了影响其性能的关键因素。
实验结果对于未来步进电机的优化设计和应用具有重要的参考价值。
实验6 PWM配置及步进电机控制
实验6 PWM配置及步进电机控制1.实验目的熟悉ePWM模块的各个寄存器，学会如何通过程序语言配置ePWM的各种属性并产生PWM波形，以及通过产生PWM信号控制步进电机。
2.实验主要内容（1）在CCS软件中，用C语言编写程序配置ePWM的各种属性并产生PWM波。
并控制步进电机的转速、方向和步距角。
3.实验基本原理（1）ePWM模块ePWM是增强型脉冲宽度调制器，其中每个完整的PWM通道都是由两个PWM输出组成，即ePWMxA和 ePWMxB。
ePWM模块主要包含以下７部分：时间基准子模块；计数比较子模块；动作限定子模块；死区控制子模块；PWM斩波子模块；错误区域控制子模块和事件触发子模块。
每个ePWM模块都是由７个子模块组成，并且系统内通过信号进行连接，如图：ePWM模块的主要信号模块如下：PWM输出信号（ePWMxA和ePWMxB）、错误区域信号（TZ1-TZ6）、时间基准同步输入和输出信号、ADC启动信号和外设总线。
（2）步进电机原理4.实验过程和关键程序解读（1）打开stepMotor实验的工程（2）阅读EPWM配置的代码，本工程内对pwm的配置主要在InitEPwm1Example()和InitEPwm2Example函数中，如图：配置的主要属性有，计数方式CTRMODE、计数总周期TBPRD，两个时钟分频HSPCLKDIV、CLKDIV，两个比较值CMPA和CMPB，以及到达0位、周期和加减达到比较值后两个通道所做的操作ZRO、PRD、CAU、CBU、CAD、CBD。
（3）修改主程序，使得能够完成实验要求i.开启cputimer中断，为在定时器中完成以两秒为周期更改速度做铺垫ii.编写中断服务函数基本框架，使得每两秒能做不同的操作。
这里以开灯灭灯为操作，便于观察。
iii.在中断服务函数中对EPwm进行修改，实现调速与转向Else分支中和初始化是一样的配置，主要的修改在if分支中：在初始化时，EPwm的计数方式为增减计数，A通道的操作是增计数达到比较值后清零，达到零位时置位，B通道的操作是减计数达到比较值后清零，达到周期时置位。
步进电机实验
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。
实验六 步进电动机实验
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）。
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。
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实验6：步进电机实验
一、实验目的
了解直流电机和步进电机的工作原理
学会Linux下用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，用软件
的方法代替硬件的脉冲分配器
二、实验内容
学习步进电机的工作原理，了解实现电机转动对于系统的软件和硬件要求。
学习ARM知识，要掌握I/O的控制方法。
Linux下编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动。
三、预备知识
C语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，Linux的基本操作。
Linux关于module的必要知识。
四、实验设备及工具
硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验平台、PC机Pentium 500以上，硬盘10G以上
软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境
五、实验原理
1、步进电机概述
步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。
单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。
多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。
使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。
每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。
正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受
电压波动和负载变化的影响。
由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。
2、步进电机的种类
目前常用的步进电机有三类：
1、反应式步进电动机（VR）。
它的结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。
2、永磁式步进电动机（PM）。
它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。
3、混合步进电动机（HB）。
它综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机。
3、步进电机的工作原理
现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理。
定子铁心上有六个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60度。
每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。
各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。
转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。
转子小齿的齿距是和定子相同的。
设计时应使转子齿数能被二整除。
但某一相绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿，使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负1/3的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。
和反应式步进电动机不同，永磁式步进电动机的绕组电流要求正，反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。
混合式步进电动机的绕组电流也要求正，反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。
4、开发板中步进电机控制的实现
本开发板中使用的步进电机为四相步进电机。
转子小齿数为64。
系统中采用四路I/O进行并行控制，ARM控制器直接发出多相脉冲信号，在通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。
这样就不再需要脉冲分配器。
脉冲分配器的功能可以由纯软件的方法实现。
图2.10.1 四相步进电机在开发板中的接法
四相步距电机的控制方法有四相单四拍，四相单、双八拍和四相双四拍三种控制方式。
步距角的计算公式为：
θb＝
其中：m为相数，控制方法是四相单四拍和四相双四拍时C为1，控制方法是四相单、双八拍时C为2，Z k为转子小齿数。
本系统中采用的是四相单、双八拍控制方法，所以步距角为
360°/512。
但步进电机经过一个1/8的减速器引出，实际的步距角应为360°/512/8。
开发平台中使用EXI/O的高四位控制四相步进电机的四个相。
按照四相单、双八拍控制方法，电机正转时的控制顺序为
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA。
EXI/O的高四位的值参见表2.10.1。
表2.10.1 电机正转时，EXI/O的高四位的值
十六进制二进制通电状态
1H0001A
3H0011AB
2H0010B
6H0110BC
4H0100C
CH1100CD
8H1000D
9H1001DA
反转时，只要将控制信号按相反的顺序给出即可。
可以通过宏
SETEXIOBITMASK(bit,mask)（EXIO.h）来设置扩展I/O口，其中mask参
数为0xf0。
六、程序分析
步进电机模块和DA模块是使用Bank1地址空间扩展出来的IO口。
共同使
用驱动s3c2410-exio.o。
在驱动程序中，与步进电机相关的主要在函数s3c2410_exio_ioctl：/*********step motor run ((char)arg)
*****************/
case STEPMOTOR_IOCTRL_PHASE:
return do_stepmotor_run((char)arg);
在do_stepmotor_run实现对步进电机的相位设置：
bitops_mask_bit(phase, 0xf0, &bak);
writew(bak, s3c2410_exio_base); //enable jtag output
bak = readw(s3c2410_exio_base);
DPRINTK_STEP("s3c2410_exio_base content is %x\n", bak);
相位的变换顺序在应用程序中提供，通过ioctl接口传给驱动模块：Stepmotor_main.c程序中设定的相位的变换顺序：
/********* A, AB, B, BC, C CD, D, DA ***/
char stepdata[]=
{0x10,0x30,0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80,0x90};
七、实验步骤
1、编译步进电机模块
cd /arm2410s/kernel-2410s
make menuconfig
进入Main Menu / Character devices菜单，选择DC MOTOR为模块加
载：
编译内核模块：
make dep
make
make modules
步进电机模块的编译结果为：
/arm2410s/kernel-2410s/drivers/char/s3c2410-exio.o 2、编译应用程序
cd /arm2410s/exp/basic/11_stepmotor
make
生成stepmotor
3、运行程序
在超级终端中，通过加载NFS运行编译结果：
mount –t nfs 192.168.0.xxx:/arm2410s /host
insmod /host/kernel-2410s/drivers/char/s3c2410-exio.o cd /host/exp/basic/11_stepmotor /
./stepmotor
程序运行结果：步进电机开始转动
......
do_stepmotor_run(240): s3c2410_exio_base content is 20
do_stepmotor_run(244): s3c2410_exio_base content is 60
do_stepmotor_run(249): s3c2410_exio_base content is 60
......
八、实验要求
1．尝试使用实验箱上的电位器旋钮控制步进电机转动相应的角度。
2．思考四相步进电机各相先后导通的所有可能，确定步距角的变化，自己动手编出程序，在试验平台上验证。