步进电机驱动电路的设计报告
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。
步进电机驱动器课程设计策画报告(改)
目录1 绪论 ............................................. 错误!未定义书签。
2 设计方案 ......................................... 错误!未定义书签。
2.1步进电机介绍................................. 错误!未定义书签。
2.2设计方案的确定............................... 错误!未定义书签。
2.3设计思想与设计原理............................ 错误!未定义书签。
2.4单元电路的设计............................... 错误!未定义书签。
................................................ 错误!未定义书签。
................................................ 错误!未定义书签。
2.4.3 功率放大电路设计......................... 错误!未定义书签。
2.5总体设计...................................... 错误!未定义书签。
3 设计结果的仿真验证 ............................... 错误!未定义书签。
3.1部分电路的仿真................................ 错误!未定义书签。
................................................ 错误!未定义书签。
3.1.2 脉冲环形分配电路的仿真.................... 错误!未定义书签。
3.2总体电路的仿真............................... 错误!未定义书签。
4 设计方案的论证 ................................... 错误!未定义书签。
毕业设计-步进电机细分驱动电路设计
毕业设计-步进电机细分驱动电路设计浙江树人大学设计论文题目：步进电机细分驱动电路设计学院：信息科技学院班级：姓名：学号：摘要：由PIC16F876控制的步进电机细分驱动电路的设计，该电路主要包括单片机控制电路、斩波电路、功率驱动电路及温度报警与限流电路等。
给出了细分驱动电路的设计原理及其实现的方法，提出细分按照线性加正弦规律的方法输出阶梯电压，经脉宽调制(PWM)输出各相驱动信号，实现细分驱动信号波形。
应用于天文望远镜的90BF003步进电机驱动，性能良好。
关键词：步进电机、单片机、细分电路Abstract：A design of micro—step driving circuit of step motor based on PIC16F876 is presented．The circuit includeschopping circuit，the power drive circuit，temperature measurement circuit and current—limit circuit．The design principle isgiven in detail．This circuit is applied to drive 90BF003 step motor for an astronomy telescope．Key words:step motor,PIC16F876,micro—stepping引言：步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机工作原理及驱动器电路设计
步进电机工作原理及驱动器电路设计(含源程序)步进电机工作原理及驱动器设计步进电机在控制系统中具有广泛的应用。
它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。
有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用，一般需自己设计驱动器。
本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。
本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：a. 单四拍b. 双四拍 c八拍图2.步进电机工作时序波形图2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理步进电机驱动器系统电路原理如图3：图3 步进电机驱动器系统电路原理图AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4~P1.7输出，经74LS14反相后进入9014，经9014放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。
步进电机实验报告
步进电机实验报告1. 引言步进电机作为一种常见的电机类型，具有精确控制、低成本和小体积的优点，被广泛应用于工业自动化、仪器仪表、机器人等领域。
本实验旨在通过实际搭建步进电机控制电路和编写控制程序，学习步进电机的基本原理和驱动方法，并了解步进电机在实际应用中的特点和限制。
2. 实验材料•步进电机•步进电机驱动器•Arduino开发板•连接线•电源3. 实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为角度和位置控制的电机。
它由定子和转子组成，定子由多组线圈组成，周围布有磁体，转子则由多个磁极组成。
步进电机通过逐步通电给定子线圈，从而产生磁场，吸引转子上的磁极，实现旋转运动。
步进电机有两种基本驱动方式：单相和双相驱动。
单相驱动是最简单的驱动方式，通过依次使两组线圈依次通电，以产生旋转的磁场。
双相驱动则是将线圈分成两组，可以同时通电，从而提高步进电机的转速和扭矩。
4. 实验步骤4.1 搭建电路首先，将步进电机驱动器连接到Arduino开发板上。
具体连接方式可以参考步进电机驱动器和Arduino开发板的接口定义。
然后，将步进电机连接到步进电机驱动器上。
根据步进电机和驱动器的规格说明，将步进电机的线圈分别连接到驱动器的相应端口上。
最后，将电源连接到步进电机驱动器上，确保步进电机可以获得足够的电源供应。
4.2 编写控制程序使用Arduino开发环境编写控制程序。
控制程序可以通过Arduino的GPIO口向步进电机驱动器发送相应的电平信号，控制步进电机的旋转。
具体的控制方式和步进电机驱动器的驱动方式有关，可以参考驱动器的说明文档。
4.3 运行实验上传控制程序到Arduino开发板上，并运行程序。
通过改变控制程序发送的电平信号，观察步进电机的旋转情况。
可以尝试不同的控制模式，比如单相驱动和双相驱动，观察步进电机的旋转速度和扭矩的变化。
5. 实验结果与分析通过实验观察步进电机的旋转情况，根据实际应用需求，可以得出以下结论：1.步进电机可以通过电脉冲信号精确控制旋转角度和位置，适用于需要精确定位的应用场景。
步进电机驱动电路设计
步进电机驱动电路设iti耍隧着数字化技术发展，数字控制技术得對了广泛而深入的应用。
步进电机是一种将数字信号直接转换成轴位務或线位務的控制腿动元件,具有快速起动和停止的特点。
S 为步进电动机组成的控翎系统结构简单，价招低廉，性能上能满足工业腔制的基本要求, 所以广泛地应用于手工业自动控翎、数控机床、组合机床、机器人、il算机外围设备、照相机，投影仪、像机、大型望远镜、卫星天线定位系貌、医疗器件以员各种可腔机MIR等等。
直流电机广泛应用于it算机外围设备（如硬盘、軟盘和光盘存棒器）、家电产品、医疗器械和电动车上,无刷直流电机的转子部普遍使用永龜林料组成的磁鋼, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。
在电工设备中的应用，除了直浦电磁铁（直济继电器、直滾接触器等）外，最重要的就是应用在直济废转电机中。
在发电厂里，同步发电Hl的助脱机、蓄电池的充电HI 等，都是直流发电Hl；錯炉给粉机的原动机是直流电动机。
此外,在许多工业部门，例如大塑轧鋼设备、大型精密机床、矿井卷畅机、市电车、电缆设备要求严怡线速度一致的地方等，通常都果用直流电动机作为原动机来isaji作机械的。
直逍发电机通常是作为直流电源，向负裁输岀电能；a 潦电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负我输出机械能。
在控初系坑中, 直潦电机还有其它的用迩，例如测速电机、何服电机等。
他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。
介鉛了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控初控制模块，通11 AT89S52单片机及脉冲分配器（R林逻辑转换器）L298完成步进电机和宜流电机各种运行方式的控制。
实现步进电机的正反转速18控制并且显示数振。
整个系筑果用模快化设计，结枸简单、可靠,通il按建控制，操作方便，节省成本。
关鍵词:步进电机，单片机控制,AT89S52, L297, L2981步进电动机11.1步进电机简介11.2步进电机分类22步进电机工作原理32. 1步进电HI结构32. 2步进电机的旋转方武3 3设计原理53.1硕件电路组成53.2步进电机控制电路53.2.1廿数器工作模成63.2.2定时器工作模式6 4步进电机驱朋电路设it 74.1驱动芯片L29774.2驱动芯片L29884.3權盘电路94.4显示电路105步进电机控制程序11 总给14致15参考文151步进电动机1.1步进电机简介步进电动#1是一种稱电脉冲信号转換成角位務或线位務的精密执行元件,由于步进电机具有控制方便、体枳小等特点,所以在数控系统!自动生产线!自动灿表!绘图机和计算机外围设备中需到广泛应用。
步进电机驱动系统设计报告
步进电机驱动系统设计报告1. 引言步进电机是一种常用的控制设备，它能够以离散的步进角度旋转，并且能够保持稳定位置。
本报告旨在介绍我们设计的步进电机驱动系统，包括硬件设计、软件开发和性能测试。
2. 硬件设计步进电机驱动系统的硬件设计包括供电电路、控制电路和电机驱动电路。
2.1 供电电路供电电路负责为整个系统提供电源。
我们选择了12V直流电源作为系统的供电电源，以保证电机稳定运行。
2.2 控制电路控制电路用于接收用户的控制指令，并将其转化为电机驱动信号。
我们采用了微处理器进行控制电路的设计，利用其IO口和相关外围电路实现与电机驱动电路的连接。
2.3 电机驱动电路电机驱动电路通过给定特定的电流和方向信号，控制步进电机的转动。
我们采用了步进电机驱动芯片进行电机驱动电路的设计，驱动芯片能够根据输入信号的变化，控制电机按照给定的步进角度旋转。
3. 软件开发软件开发包括电机控制程序的编写和电机控制界面的设计。
3.1 电机控制程序电机控制程序根据用户的输入指令，通过控制电路向电机驱动电路发送正确的信号，从而控制电机转动。
我们采用了C语言进行程序编写，结合控制电路的IO 口进行控制信号的生成。
3.2 电机控制界面电机控制界面是用户与系统进行交互的接口。
我们设计了一个简单的图形用户界面，用户可以通过该界面设置电机的运行参数，包括步进角度、转速等。
4. 性能测试为了验证步进电机驱动系统的性能，我们进行了一系列的性能测试。
4.1 步进角度测试我们通过设置不同的旋转角度，测试步进电机在给定角度下的准确度。
测试结果显示，步进电机能够非常稳定地按照给定角度旋转。
4.2 转速测试转速测试用于检验步进电机在不同速度下的运行情况。
实验结果表明，步进电机能够在不同速度下保持平稳运行，并且具有较高的转速稳定性。
4.3 负载能力测试负载能力测试用于测试步进电机在不同负载情况下的运行情况。
我们通过增加外加负载，测试了步进电机在不同负载下的转速和转矩。
步进电机驱动电路的设计
U’o确定参考电位 o UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 小于各自的参考电 压时，Uo=1， 压时，Uo=1，放电 管截止； 管截止； UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 大于各自的参考电 压时，Uo=0， 压时，Uo=0，放电 管导通； 管导通；
V CC
RD 4
vIC
5
8
vI1
tW
T
脉冲周期T： 脉冲周期 ：在周期性重复的脉冲系列 两个相邻脉冲间的间隔时间。 中，两个相邻脉冲间的间隔时间。 脉冲频率f： 脉冲频率 ：单位时间内脉冲重复的次数 f=1/T。 。 占空比D：脉冲宽度与脉冲周期的比值 占空比 ： D=tw/T。 。
如何获得脉冲信号？ 如何获得脉冲信号？
利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号； 利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
典型的步进电机控制系统的组成
时钟电路
步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲 步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲， 把输入的脉冲转换成环型脉冲， 以控制步进电动机， 以控制步进电动机，并能进行正反转控制 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 冲放大， 冲放大，以驱动步进电动机转动
L297接线图与控制时序 L297接线图与控制时序
L298内部结构原理图 L298内部结构原理图
L298是一 是一 种双全桥驱动电 路，可用来驱动 各种小型直流电 机、两相双极步 进电机和四相单 极步进电机。 极步进电机。
L297和L298构成的步进电机控制系统 L297和L298构成的步进电机控制系统
0.9U m 0.1U m
tr
tf
上升时间t 脉冲上升沿从 脉冲上升沿从0.1Um上升到 上升到0.9Um所需的 上升时间 r:脉冲上升沿从 上升到 所需的 时间。 时间。 下降时间t 脉冲下降沿从 脉冲下降沿从0.9Um下降到 下降到0.1Um所需的 下降时间 f:脉冲下降沿从 下降到 所需的 时间。 时间。
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步进电机的驱动
（一）工作原理：
(1)步进电机
与直流电机不同，步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的电磁机械装置。
当给步进电机输入一个电脉冲信号时，电机的输出轴就转动一个角度，这个角度称为步距角。
对于大多数的步进电机，一个电脉冲可以使电机转轴转动0.9°。
控制MSP430每次输入一个或多个脉冲，可以使转轴每次转动特定的角。
（2）L297
L297是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各引脚功能说明：
1脚(SYNC)——斩波器输出端。
如多个297同步控制，所有的SYNC端都要连在一起，共用一套振荡元件。
如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。
2脚(GND)——接地端。
3脚(HOME)——集电极开路输出端。
当L297在初始状态(ABCD=0101)时，此端有指示。
当
此引脚有效时，晶体管开路。
4脚(A)——A相驱动信号。
5脚(INH1)——控制A相和B相的驱动极。
当此引脚为低电平时，A相、B相驱动控制被禁止；当线圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰减。
若CONTROL端输入是低电平时，用斩波器调节负载电流。
6脚(B)——B相驱动信号。
7脚(C)——C相驱动信号。
8脚(INH2)——控制C相和D相的驱动级。
作用同INH1相同。
9脚(D)——D相驱动信号。
10脚(ENABLE)——L297的使能输入端。
当它为低电平时，INH1，INH2，A，B，C，D都为低电平。
当系统被复位时用来阻止电机驱动。
11脚(CONTROL)——斩波器功能控制端。
低电平时使INH1和INH2起作用，高电平时使A，B，C，D起作用。
12脚(Vcc)——+5V电源输入端。
13脚(SENS2)——C相、D相绕组电流检测电压反馈输入端。
14脚(SENS1)——A相、B相绕组电流检测电压反馈输入端。
15脚(V ref )——斩波器基准电压输入端。
加到此引脚的电压决定绕组电流的峰值。
16脚(OSC)——斩波器频率输入端。
一个RC网络接至此引角以决定斩波器频率，在多个L297同步工作时其中一个接到RC网络，其余的此引角接地，各个器件的脚I (SYNC)应连接到一起这样可杂波的引入问题如图5所示。
17脚(CW/CCW)—方向控制端。
步进电机实际旋转方向由绕组的连接方法决定。
当改变此引脚的电平状态时，步进电机反向旋转。
18脚(CLOCK)——步进时钟输入端。
该引脚输入负脉冲时步进电机向前步进一个增量，该
步进是在信号的上升沿产生。
19脚(HALF/FULL)——半步、全步方式选择端。
此引脚输入高电平时为半步方式(四相八拍)，低电平时为全步方式。
如选择全步方式时变换器在奇数状态，会得到单相工作方式(单
四拍)。
20脚(RESET)——复位输入端。
此引脚输入负脉冲时，变换器恢复初始状态(ABCD=0101)。
（3）L298
L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
本实验中L298起到功率放大作用。
（4）TPL521
TLP521是可控制的光电藕合器件，光电耦合器广泛作用在电脑终端机，可控硅系统设备，测量仪器，影印机，自动售票，家用电器，如风扇，加热器等
电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。
二．步进电机驱动电路：
三．实验中遇到的问题
测试过程中，L298在通电十秒后就开始发烫，经故障检查，发现是因为3管脚接反向二极管到地的电路被短，使3脚输出端的电流直接流到外壳上。
四．软件部分
/* 步进电机
* 点脉冲
* ENABLE-MCU :0--P2
* CW :0/1--P1.0 控制方向
* CLK-MCU :P1.0 -- PWM
* HALF/FULL-MCU P1.1-- 1
* RSR-MCU:P2--0
* MCU-GND: GND--0
*/
#include"msp430g2553.h"//430寄存器头文件
void main()
{
// Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
volatile unsigned int i;
volatile unsigned int j;
// P1SEL |= 0XFF;
P1DIR |= 0XFF;
P2DIR |=0XFF;
P2OUT =0X00; //P2=0
P1OUT = 0X03; //P1.1=1 P1.0 = PWM
// while(1)
{
for(i=0;i<800;i++)//800 --转360度
{
for(j=0;j<100;j++);
P1OUT ^= 0X01; //P1.0 取反
}
}
}。