STEP-MOTOR步进电机实验
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。
步进电机控制实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，步进电机在工业自动化、精密定位、医疗设备等领域得到了广泛的应用。
为了深入了解步进电机的原理和应用，提高自身的动手实践能力，我们进行了步进电机控制实训。
二、实训目标1. 理解步进电机的原理和工作方式。
2. 掌握步进电机的驱动方法和控制方法。
3. 学会使用单片机对步进电机进行编程和控制。
4. 提高团队协作能力和问题解决能力。
三、实训内容1. 步进电机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执行元件。
其特点是响应速度快、定位精度高、控制简单。
步进电机每输入一个脉冲信号，就转动一个固定的角度，称为步距角。
步距角的大小取决于电机的结构，常见的步距角有1.8度、0.9度等。
2. 步进电机驱动步进电机的驱动通常采用步进电机驱动器。
驱动器将单片机输出的脉冲信号转换为驱动步进电机的电流信号，实现对步进电机的控制。
常见的驱动器有L298、A4988等。
3. 单片机控制本实训采用AT89C51单片机作为控制核心。
通过编写程序，控制单片机输出脉冲信号，实现对步进电机的正转、反转、停止、速度等控制。
4. 实训步骤（1）搭建步进电机驱动电路，连接单片机、步进电机、按键等外围设备。
（2）编写程序，实现以下功能：- 正转、反转控制；- 速度控制；- 停止控制；- 按键控制。
（3）使用Proteus仿真软件进行程序调试，验证程序的正确性。
（4）将程序烧录到单片机中，进行实际硬件测试。
四、实训结果与分析1. 正转、反转控制通过编写程序，实现了对步进电机的正转和反转控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机按照设定的方向转动。
2. 速度控制通过调整脉冲信号的频率，实现了对步进电机转速的控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机的转速随脉冲频率的变化而变化。
3. 停止控制通过编写程序，实现了对步进电机的停止控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机在停止信号后立即停止转动。
实验五 步进电机驱动实验
实验五 步进电机驱动实验一、实验目的1．学习步进电机工作原理。
2．学习步进电机与单片机的接口电路设计和编程。
二、实验设备1．USB 线2．单片机最小系统系统教学实验模块 3．步进电机实验模块 三、实验要求1.要求采用4相8拍的工作方式通过按键控制步进电机的正转、反转和停止。
2.用Proteus 仿真软件画出实验电路图，将在uVision3 IDE 软件中生成*.hex 下载到Proteus 仿真电路图中的单片机芯片中，观察实验现象。
四、实验原理步进电机可以通过给相应磁极加以脉冲，来对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。
采用单片机来进行步进电机的控制，接口电路简单，控制灵活，因此有比较广泛的应用。
1. 步进电机的控制实验装置上采用的步进电机为四相6线制混合型步进电机，电源＋12VDC ，如图8－1所示。
通过单片机口线按顺序给A 、B 、C 、D 绕相组施加有序的脉冲直流，就可以控制电机的转动，从而完成了数字→角度的转换。
转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。
2. 步进电机的驱动电路ULN2003是一个大电流驱动器，为达林顿管阵列电路，可输出500mA 电流，同时起到电路隔离作用，各输出端与COM 间有起保护作用的反相二极管。
步进电机与单片机的接口电路如图5-1所示。
P1.0P1.1P1.2P1.3P3.0P3.1P3.2k1k3k2图5-1 步进电机的驱动电路3. 步进电机的工作方式 四相步进电机的工作方式：单相四拍工作方式：电机控制绕组A、B、C、D相的正转通电顺序为A→B→C→D→A；反转的通电顺序为：A→D→C→B→A；4相8拍工作方式：正转绕组的通电顺序为A→AB→B→BC→C→CD→D→DA；反转绕组的通电顺序为DA→D→DC→C→CB→B→BA→A。
双4拍的工作方式：正转绕组通电顺序为AB→BC→CD→DA；反转绕组通电顺序为AD→CD→BC→AB。
步进电机控制实验报告
步进电机控制实验报告开课学院及实验室：学院年级、专业、班姓名学号实验课程名称计算机控制技术成绩实验项目名称步进电机控制实验指导老师一、实验目的1．了解步进电机的工作原理。
2．掌握步进电机的驱动及编程方法。
二、实验原理步进电机是一种电脉冲转化为角位移的执行机构。
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。
通过设定脉冲数来使步进电机转过一定的角度。
步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用电机为四相八拍式。
三、使用仪器、材料1．TPCC-III计算机控制技术实验箱一台。
2. 数字式万用表一个。
3．微型计算机一台（安装“DICE计算机控制实验软件”）。
四、实验步骤本实验使用的AD35-02M型四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及励磁顺序如下图3-1。
图3-1 励磁线圈及励磁顺序图3-2 实验接线图表3-1 8255B口输出电平在各步中的情况步骤1：按图3-2接线：步骤2：在汇编程序编辑界面输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件。
打开调试窗口，复位，待出现“Welcome to you!”，装入系统，输入命令“G=2000↙”。
EXP3.ASM汇编程序如下：STACK SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H ;Step of motorDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXMAIN: MOV AL,80H ;Initiate 8255 B(OUT)OUT 63H,ALA1: MOV BX,OFFSET TABLEMOV CX,0008H ; Number of stepA2: MOV AL,[BX] ; 8255 outOUT 61H,AL。
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。
实验一 步进电动机实验
实验一步进电动机实验一.实验目的1.了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。
二. 实验项目1.步进电动机驱动电源的波形观察。
2.步进电动机的动态观察。
三.实验设备及仪器1.MEL系列电机系统教学实验台主控屏。
2.电机导轨及测功机,转速转矩测量MEL-13。
3.步进电动机M10。
4.步进电机驱动电源MEL-10。
5.双踪示波器。
四.实验操作步骤1.实验准备(1).按实验要求准备好各类设备及仪表.(2).在控制屏上按次序悬挂所需组件,并检查相关的连接，2.驱动波形观察（不接电机）(1) 合上控制电源船形开关，分别按下“连续”和“正转/反转”，“三拍/六拍”，”启动/停止”开关，使电机处于三拍正转连续运行状态。
(2). 用示波器观察电脉冲信号输出波形（CP波形），改变“调频”电位器旋钮，频率变化范围应不小于5Hz~1KHz(800 KHz)，从频率计上读出此频率。
(3) 用示波器观察环形分配器输出的三相A，B，C波形之间的相序及其CP脉冲波形之间的关系。
（4）改变电机运行方式，使电机处于正转，六拍运行状态，重复C的实验。
（5）再次改变电机运行方式，使电机处于反转状态，重复C的实验3.步进电机的动态观察：（按图正确接线, 频率40 KHz）（1）单步运行状态：A: 接通电源，按下“单步”琴键开关，“复位”按钮，“清零”按钮。
B: 不断按下“单步”按钮，观察运行状态；改变电机转向，重复操作。
(2).角位移和脉冲数的关系：A：按下“置数”琴键开关，拨动开关预置步数，分别按下“复位”，“清零”按钮，记录电机所出位置。
B：按下“启动/停止”开关，电机运转，观察并记录电机偏转角度。
(20Hz左右)C：重新预置步数，重复观察并记录电机偏转角度。
(3) 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，再重新启动电机（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。
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。
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步进电机实验
1.实验目的 了解步进电机的结构和驱动方式； 掌握常用的编程方法。
2.实验设备 STC89C51 单片机板 STEP-MOTOR 实验板 3.实验内容 实验板上所配的步进电机的线圈是没有中间抽头的，所以直接使用 STEP-MOTOR 板子自带 的驱动单元驱动即很适合。
下图给出了接线示意。
4P 排线 4P 排线
光码盘信 号输出
光码盘信 号输出
4P 排线来自 单片机端口
4P 排线来自 单片机端口
STEP-MOTOR 实验板 光码盘模块见下图示。
其４个插针，左起依次为+5V 电源、脉冲输出 OUT、空脚 NO、接地 脚 GND。
使用时只需将脉冲输出 OUT 引脚的 TTL 电平信号进行处理即可直接用于其它控制场合。
图1
1
图2
光码盘模块
步进电机是纯粹的数字控制电动机。
它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步 进电机就转动一个角度， 因此非常适合于单片机控制。
步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行， 它不能直接使用交流电源和直流电源；此外步进电机的角位移与输入脉冲严格成正比，因此，当 它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。
步进电机由定子和转子两部分组成。
以四相步进电机为例，定子上有四组相对的磁极，每对 磁极缠有同一绕组，形成一相。
定子和转子上分布着大小、间距相同的多个小齿。
当步进电机某 一相通电形成磁场后，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率（或最小磁阻）的位置。
图3 参数按电机型号，查阅相关资料。
通电次序如下图所示：
引线颜色 红色 橙色 黄色 粉色 蓝色 引脚号 1 2 3 4 5 1 ＋ － 2 ＋ － －
步进电机线圈接线
STEP-MOTOR 实验板模块中使用的四相步进电机型号为：28BYJ48 型。
相电压为 6V，其它
3 ＋
4 ＋
5 ＋
6 ＋
7 ＋
8 ＋ －
－
－ － － － － － －
对于线圈是有中间抽头的的步进电机，可以使用 STEP-MOTOR 板子的驱动单元驱动，但需 要将步进电机线圈的中间抽头接到正电源上或接到 GND 上； 或者使用 STEP-MOTOR-C 板子的驱 动单元来驱动，但要求事先熟悉 ULN2003A 的使用，以便将步进电机线圈的中间抽头进行合理接 线。
2
图 4四相四拍驱动波形图
图 5四相八拍驱动波形图
4. 实验接线
见图 1 所示。
5. 参考程序 ;BJDJ1.ASM
;步进电机驱动程序
ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START: MOV P1,#00000001B LCALL DELAY MOV P1,#00000010B LCALL DELAY MOV P1,#00000100B LCALL DELAY MOV P1,#00001000B LCALL DELAY RETURN: LJMP START DELAY: MOV R5,#100 DEL1: MOV R6,#20 DEL2: MOV R7,#10 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R5,DEL1 RET END 上面的程序， 在 4MHz 晶振时能够使电机运转，但特别容易丢转。
并且在 24MHz 时，电机抖动而根本无法运转！
3
;BJDJ2.ASM
; 步进电机驱动程序
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P1,#00000001B LCALL DELAY START: MOV P1,#00000011B LCALL DELAY MOV P1,#00000110B LCALL DELAY MOV P1,#00001100B LCALL DELAY MOV P1,#00001001B LCALL DELAY LJMP START DELAY: MOV R5,#100 DEL1: MOV R6,#20 DEL2: MOV R7,#10 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R5,DEL1 RET END 上面的程序，在 4MHz、24MHz 时，电机均能正常运转！ 自行改变晶振，观察在 4MHz 及 24MHz 时电机的运转状态。
并请自行分析上面 两端程序的差异！
4
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