四相步进电机控制系统设计资料讲解
四相步进电机原理图
四相步进电机原理图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。
使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。
图中L1为步进电机的一相绕组。
AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
四相单四拍步进电机控制系统设计
工作方式及正反转的选择。并通过七段数码管显示剩余工作步数。从而达到手动控制与直观显示的结合。
本系统应用芯片8255，LED显示单元，键盘模拟控制键，四相步进电动机及其驱动电路，接线较为简单。软件编程采用的是汇编语言，程序中包括主程序，显示子程序，延时子程序。
查阅资料，确定设计方案
设计硬件电路
画出流程图，编写控制程序
撰写课程设计说明书
课程设计答辩
系主任审查意见：
签字：
年月日
步进电动机是一种将电脉冲信号转换相应的角位移的特种电动机。是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。步进电动机具有快速起动能力，而且精度高，在数字控制系统中可以直接接受来自计算机的数字信号，不需要进行数/模转换，所以步进电动机在定位场合得到了广泛应用。
课程设计地点:
指导教师:
系主任:
下达任务书日期:2011年12月26日
课程设计任务书
1．设计目的：
设计一个计算机步进电机程序控制系统，可以对步进电机的转速、转向以及位置进行控制。通过设计，掌握步进电机的工作原理、掌握步进电机控制系统的设计原理、设计步骤，进一步提高综合运用知识的能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
（1）选择步进电机，设计接口电路和驱动电路，对步进电机进行控制。
（2）选择控制算法，编写控制程序，实现四相步进电机在单四拍工作方式下先正转90度，然后再反转60度，要求其速度可调，转向可控。
（3）写出设计说明书。
3.设计工作任务及工作量的要求（包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等）：
（1）查阅资料，确定设计方案
系统硬件设计
(整理)四相步进电机原理图.
四相步进电机原理图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 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。
使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。
图中L1为步进电机的一相绕组。
AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
四相步进电机驱动程序及工作原理
四相步进电机驱动程序及工作原理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。
开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极与转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就与C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就与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相绕组的磁力线与1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿与C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿与A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就与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：驱动电路：程序：大家对照一下程序就知道，本程序采用了八拍工作方式**项目：步进电机正反转（EE01学习板演示程序）**一线工人**网站：电子工程师之家#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar codeFFW[8]={0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9};uchar code REV[8]={0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1};/* 延时t毫秒/* 11.0592MHz时钟，延时约1msvoid delay(uint t)uint k;while(t--)for(k=0; k<123; k++)/*步进电机正转void motor_ffw(uint n)uchar i;uint j;for (j=0; j<12*n; j++) //转1×n圈for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度P0 = FFW; //取数据delay(15); //调节转速/*步进电机反转void motor_rev(uint n)uchar i;uint j;for (j=0; j<12*n; j++) //转1×n圈for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度P0 = REV; //取数据delay(15); //调节转速* 主程序main()while(1)motor_ffw(5); //电机正转delay(1000); //换向延时motor_rev(5); //电机反转delay(1000); //换向延时。
四相步进电机控制系统设计
《单片机课程设计》设计报告设计题目：四相步进电机控制系统设计系专别：业：自动化工程系测控技术与仪器班级学号：5091016姓名：李建华指导教师：吕江涛张宝健设计时间：2011/12/29目录1 概述 (1)2 四项步进电机 (2)2.1 步进电机 (2)2.2 步进电机的控制 (2)2.3 步进电机的工作过程 (2)3 电路图设计 (4)3.1 AT89S52概述 (4)3.2 3.3 3.4 3.5最小系统 (4)复位电路 (5)拨码电路 (5)电机驱动电路 (6)4 程序设计 (7)4.1 4.2 4.3主程序框图 (7)步进电机速度控制程序框图 (8)拨码开关输入程序框图 (10)5 总结 (11)5.1 心得 (11)5.2 收获 (11)附录一附录二源程序 (12)电路原理图 (15)1 概述本实验旨在通过控制 AT89S52 芯片，实现对四相步进电机的转动控制。
具体功能主要是控制电机正转、反转、加速与减速。
具体工作过程是：给试验箱上电后，拨动启动开关，步进电机按照预 先设置的转速和转动方式转动。
调整正反转按钮，步进电机实现正反转切 换；拨动加速开关，步进电机转速加快，速度达到最大值，不再加速；拨 动减速开关时，电机减速转动，速度减到最小速度，停止减速。
系统控制框图实验具体用到的仪器：AT89S52(试验箱上为 89C58)芯片、拨码开关单 元、四项步进电机等硬件设备。
实验具体电路单元有：单片机最小系统、步进电机连接电路、拨码开 关连接电路。
步进电机 （驱动）AT89S52 单片机 独立按键键盘2 四项步进电机2.1 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
2.2 步进电机的共组原理2.2 步进电机的控制1.换相顺序控制：通电换相这一过程称为脉冲分配。
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作，荣获一等奖。
电路采用74373锁存，74LS244和ULN2003作电压和电流驱动，单片机（Atc52）作脉冲序列信号发生器。
程序设计基于中断服务和总线分时利用方式，实时更新各个电机的速度、方向。
整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。
本文主要介绍一下这个机器人的四相五线制步进电机驱动电路及程序设计.1、步进电机简介步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。
本文以四相制为例介绍其内部结构。
图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。
2、四相五线制步进电机的驱动电路电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。
我们利用了单片机的I/O端口，通过74373锁存，由74LS244驱动，ULN2003对信号进行放大。
8个电机共用4bit I/O端口作为数据总线，向电机传送步进脉冲。
每个电机分配1bit的I/O端口用作74373锁存信号，锁存步进电机四相脉冲，经ULN2003放大到12V驱动电机运转。
电路原理图（部分）如图2所示。
（1）Intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器，可寻址64K字节，共有32个可编程双向I/O口，分别称为P0～P3。
该系列单片机上集成8K的ROM，128字节RAM可供使用。
（2）74LS244为三态控制芯片，目的是使单片机足以驱动ULN2003。
ULN2003是常用的达林顿管阵列，工作电压是12V，可以提供足够的电流以驱动步进电机。
关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。
（3）74373是电平控制锁存器，它可使多个步进电机共用一组数据总线。
我们用P1.0～P1.7作为8个电机的锁存信号输出端，见表1。
这是一种基于总线分时复用的方式，以动态扫描的方式来发送控制信号，这和高级操作系统里的多任务进程调度的思想一致。
四相步进电机控制报告
四相步进电机控制
FourPhaseSteppingMotorControl
学生学号：
学生姓名：
专业班级：电信0802
指导教师：
起止日期：2011.03.28～2011.04.15
吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology
课程设计任务书
一、设计题目四相步进电机控制
二、设计目的
1、掌握步进电机控制方法；
2、掌握A/D转换原理；
3、掌握ADC0809、L298、TLP521-4等应用；
4、初步掌握用电路图软件绘制电路原理图方法。
三、设计任务及要求
（一）基本要求
1、熟悉A/D转换、数码管动态显示、步进电机控制电路
2、熟悉并说明所用芯片功能
第2章 步进电机
2.1
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。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
3.2.4
首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
(整理)四相步进电机原理图
四相步进电机原理图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 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。
使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。
图中L1为步进电机的一相绕组。
AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
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2.1步进电机
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
2.2步进电机的控制
1.换相顺序控制：通电换相这一过程称为脉方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
3.控制步进电机的速度控制：如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。
2.3步进电机的驱动模块
ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态
2.4步进电机的工作过程
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。
反转D-C-B-A
3LCD1602液晶显示屏
引脚接口说明表
第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
具体工作过程是：给系统上电后，按下启动开关，步进电机按照预先设置的转动方式转动，并且1602液晶显示屏显示正转，反转，转速。
实验具体用到的仪器：STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设备。
实验具体电路单元有：单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。
2四相步进电机
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3.a、b、c所示：
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极。
4电路图设计
4.1STC89C52概述
4.2最小系统
单片机最小系统或者称为最小应用系统，就是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对52系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路、晶振电路。
4.3复位电路
复位电路采用手动复位和上电自动复位。
上电自动复位：在单片机上电的瞬间，RC电路充电，由于电容上电电压不能突变，所以RST引脚出现高电平，RST引脚出现的高电平将会随着对电容C的充电过程而逐渐回落。
四相步进电机控制系统设计
课题：四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制
专业：机械电子工程
班级：2班
学号：20110259
姓名：周后银
指导教师：李立成
设计日期：2014.6.9~2014.6.20
成绩：
1概述
本实验旨在通过控制STC89C52芯片，实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s，连续运行1分钟，并用1602液晶显示屏显示出来。
步进电机工作时序波形图
对步进电机四个绕组依次实现如下方式的循环通电控制：
单四拍运行：正转A-B-C-D；反转D-C-B-A
双四拍运行：正转AB-BC-CD-DA；反转DC-CB-BA-AD
八拍运行：正转A-AB-B-BC-C-CD-D-DA
本实验使用的是单四拍循环控制，单四拍运行正转A-B-C-D；
手动复位：当按下复位按钮时，RST出现高电平，实现复位。
4.4拨码电路
拨码开关和P3口相连，拨动开关sw1、sw2、sw3、sw4来控制电机的启停、正反转、速度的加减。
4.5电机驱动电路
将步进电机的A、B、C、D分别接到P1.0、P1.1、P1.2、P1.3管脚上
实物连接
5程序设计
5.1主程序框图
系统分为电机转动、电机正转、电机反转、电机加速、电机减速和电机停止这几个部分组成，其主程序框图如图下所示
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。