三相六拍步进电机控制系统设计
三相六拍步进电机
三相六拍步进电机
1、控制要求：
（1）三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，
正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A
反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A
（2）要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
（3）具有两种转速：
#1开关合上，则转过一个步距角需0.5s。
#2开关合上，则转过一个步距角需0.05s。
（4）要求步进电动机转动100个步距角后自动停止运行
（5）（选）在完成上述功能的基础上，增加功能：
设置按钮K1，每按一次K1，转速增加一档（即转动一个步距角所需时间减少0.01s）设置按钮K2，每按一次K2，转速减少一档（即转动一个步距角所需时间增加0.01s）
2、I/O编址
3、编程并借助于PLC实验箱的发光二极管（LED）进行调试。
三相步进电机控制系统的课程设计说明书
学号：11课程设计题目三相步进电机控制系统的设计学院自动化学院专业自动化专业班级自动化1201班姓名廖明黎指导教师石云2015 年 5 月20 日课程设计任务书学生：廖明黎专业班级：自动化1201班指导教师：石云工作单位：自动化学院题目: 三相步进电机控制系统的设计初始条件：设计三相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为三相单三拍，K1为三相双三拍，K2为三相六拍；K3为启动/停止控制、K4方向控制、K5加速、K6减速；用4位LED显示工作步数。
用3个发光二极管显示状态：正转时黄灯亮，反转时绿灯亮，不转时红灯亮。
要求完成的主要任务:1．硬件设计：系统原理图2．软件设计：系统总体流程图、步进电机单三拍，双三拍，三相六拍各模块流程图、显示模块流程图等3．编写程序：能够完成上述任务并用仿真软件演示4．完成符合要求的设计说明书时间安排：2015年4月28日~2015年5月29日目录1概述 (6)2设计思路 (7)2.1步进电机的驱动 (7)2.2 LED显示步数 (7)2.3按键状态的读取 (7)2.4 控制系统的整体框图 (8)3系统的硬件设计 (9)3.1 总体的硬件设计 (9)3.2步进电机控制电路 (10)3.3八段数码管显示电路 (11)3.4启/停控制、正/反转控制、工作模式控制电路 (11)3.5发光二极管显示电路 (13)4系统的软件设计 (14)4.1系统总体流程图 (14)4.2三相步进电机模块流程图 (16)4.3显示模块流程图 (16)5系统仿真 (18)6小结与体会 (20)参考文献 (21)附录 (22)三相步进电机控制系统的设计1概述本次计算机控制技术课程设计的题目是：三相步进电机控制系统的设计。
本次课程设计使用89C51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍，（3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有:启动/停止控制、方向控制；快速控制、慢速控制；用4位LED数码管显示工作步数。
基于DECO指令对三相步进电机实现三相六拍的设计
可 编 程 控 制 器 。该 控 制 器 模 块 上 带 有 集 成 的开 关 量 Ｉ 点 ： ／０ ２ 点 开 关 量 输 入 ，２ 点 开 关 量 输 出 。 此 外 它 还 集 成 有 模 拟 量 ４ ４
Ｍ ６Ｈ ４ ３ Ｍ Ｏ ７Ｈ Ｈ ５ Ｈ １ Ｈ
固。 。 圆 圆． ． 圆国
图４
图３
（ ）三 相步进 电机 控制要 求 一
１三相步进 电机 的工作原理 ．
本文采用三相反应式步进 电动机 ，通过 电磁力作用 ，转
子 被 强 行 推 动 到 最 大 磁 导 率 （ 最 小 磁 阻 ） 的位 置 ， 即 定 子 或 小 齿 与 转 子 小 齿对 齐 的位 置 ，并 处 于 平 衡状 态 （ 图 １ 。对 见 ）
Ｂ ｃ — ｃ — Ａ 即 以 一 相 和 两 相 间 隔 轮 流 通 电 的方 式 运 —Ｂ —ｃ Ａ 。
三相步进 电动机来说 ，当某 一相的的磁极处于最大磁 导位置
时 ，另 外 两 相 必须 处 于 非 最 大 磁 导 位 置 ， 即定 子 小 齿 与 转 子
行 ，这 样 三 相 绕 组 的 六 种 不 同 的通 电状 态 组 成 一 个 循 环 （ 见
令 （ 图３ 。ｎ ３ 示 源操 作数 ［ ］ ３ ，Ｉ Ｘ 、Ｘ 、Ｘ 其 见 ） ＝表 Ｓ・ 为 位 ￣ ２ ｌ ０ Ｐ 状 态 为 二 进 制 数 。 例 如Ｘ ￣Ｘ 的 Ｏ ２
．
电路等硬件组成 。虽然成本 比较低 ，但是管子 的性 能有 一定
差 异 ，对 驱 动 效 果 有 一 定 的 影 响 ； 而 软 件 设 计 在 控 制 系 统 的
步进电机三相六拍环形分配器
10.2 步进电动机位置控制系统10.2.2 步进电动机的脉冲分配电路1. 硬件脉冲分配器电路步进电动机的脉冲分配可以由硬件和软件两种方法来实现。
硬件环形分配器需要根据步进电动机的相数和要求的通电方式而设计专门的电路，图10.6所示为一个三相六拍的环形分配器。
分配器的主体是三个J-K触发器。
三个J-K触发器的Q输出端分别经各自的功放线路与步进电动机A、B、C三相绕组连接。
当QA＝1时，A相绕组通电；QB＝1时，B相绕组通电；QC＝1时，C相绕组通电。
DR+和DR-是步进电动机的正反转控制信号。
正转时，各相通电顺序：A－AB－B－BC－C－CA反转时，各相通电顺序：A－AC－C－CB－B－BA图10.6 三相六拍环形分配器图10.6所示为的三相六拍环形分配器逻辑真值表如表10.1所示。
序号控制信号状态输出状态导电绕组表10.1 三相六拍环形分配器逻辑真值表2. 软件脉冲分配对于不同的计算机和接口器件，软件环分有不同的形式，现以AT89C51单片机配置的系统为例加以说明。
（1）由P1口作为驱动电路的接口控制脉冲经AT89C51的并行I/O接口P1口输出到步进电动机各相的功率放大器输入，设P1口的P1.0输出至A相，P1.1输出至B相，P1.2输出至C相。
（2）建立环形分配表为了使电动机按照如前所述顺序通电，首先必须在存储器中建立一个环形分配表，存储器各单元中存放对应绕组通电的顺序数值，如表10.2所示。
当运行时，依次将环形分配表中的数据，也就是对应存储器单元的内容送到P1口，使P1.0、P1.1、P1.2依次送出有关信号，从而使电动机轮流通电。
表10.2 三相六拍软件环形分配数据表表为三相六拍环形分配表，K为存储器单元基地址（十六位二进制数），后面所加的数为地址的索引值。
可见，要是电动机正转，只需依次输出表中各单元的内容即可。
当输出状态已是表底状态时，则修改索引值使下次输出重新为表首状态。
如要使电动机反转，则只需反向依次输出各单元的内容。
三相六拍步进电机FPGA实现
三相六拍步进电机的FPGA实现一．实验要求用硬件描述语言描述一个控制三相六拍步进电机相序的控制模块。
该控制电路模块的输入信号分别为方向控制信号dir，复位信号reset和时钟信号clk，输出信号分别是步进电机的三相绕组A、B和C。
当复位信号reset为高电平时，步进电机的三相绕组A、B和C只有A相通电，即输出信号只有A为高电平，B和C均为低电平；复位信号reset为低电平，方向控制信号dir为低电平时，在时钟信号的控制下，相序为A→AB→B→BC→C→AC→A；方向控制信号dir为高电平时，相序为A→AC→C→BC→B→AB→A。
时序图如图所示。
编写仿真程序，观察输入激励和输出波形。
二．实验原理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的。
步进电机控制器主要由三部分组成1.频率发生器步进电动机的转动是由脉冲控制的，通过控制脉冲频率即可控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
此处设置了四档调速。
CLK是外部输入频率，P2和P1是分频模式选择，P2、P1：00：外部输入脉冲频率(不分频)；P2、P1：01：对外部输入频率4分频；P2、P1：10：对外部输入频率8分频；P2、P1：11：对外部输入频率16分频；处理过的脉冲信号由CK端送入脉冲分配器。
2.方向锁存器步进电机的状态分为启动和停止，启动后又分为正转、反转。
据此电机转动控制上设置了三个信号输入端，Z为正转启动脉冲信号，F为反转脉冲信号，T为停止的脉冲信号。
通过方向锁存器将输入的脉冲信号转为电平信号，并且保证信号的唯一性。
根据三相线圈轮流通电方式的不同，三相反应式步进电动机有三相单三拍、三相双三拍、三相六拍等三种通电方式，实际应用中三相单三拍运行方式很少采用，因为这种运行方式每次只有一相绕组通电，容易使转子在平衡位置附近产生摆动，因而稳定性不好。
实例：步进电机控制系统
1. 步进电机控制原理 2. 步进电机控制程序设计 3 .步进电机变速控制
+27V
8031
A11 ～ A8
2732
A7 ～
A0 ～D7
D0 CE OE
G ～Q7～D7
Q0 D0 OE
P2.3 ～
P2.0
AL
E
P1.0
～D7
D0
P1.1
PSEN P1.2
MLA
1K 15 K
中断服务程 序
保护现场
设频率阶梯计数器
输出控制模型
设阶梯步长计数器
模型地址增1模型结束? Y转向标志为1?Y
恢复模型首
N 设置正转模型地址
设置反转模型 地址
N
址
阶梯步长为 Y
设置定时器
0?
频率阶梯为 Y
N
阶梯N步0?长赋值
CPU开中断
T0初值地址更
N
频率阶梯为0?
CPU关中Y断
新
是升频?
N
Y
赋升频T0初值 赋降频T0初值
MLB
1K 15 K
MLC
1K 15 K
7406
图. 单片机控制三相步进电机原理图
1. 步进电机控制原理
三相步进电机的通电方式有： （1）三相三拍通电方式： A→B→C→A。 （2）三相双三拍通电方式：AB→BC→CA→AB。 （3）三相六拍通电方式：
A→AB→B→BC→C→CA。 按以上顺序通电，步进电机正转。 要使电机反转，将上述步进电机各相绕组的通电 相序反过来即可。 如三相三拍反转的通电方式为：A→C→B→ A。
和2DH中存放模型结束标志，程序流程如图所 示。
一种控制步进电动机三相六状态工作的逻辑电路的方法
一种控制步进电动机三相六状态工作的逻辑电路的方法步进电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业、航空航天、自动化控制等领域。
步进电动机通过不同的控制方式可以实现精确的定位和运动控制。
其中一种常见的控制方式是三相六状态工作方式，本文将介绍一种控制步进电动机三相六状态工作的逻辑电路方法。
步进电动机的工作原理是通过依次激活每个相位的线圈，从而使得电动机转动。
在三相六状态工作方式下，步进电动机的每个线圈对应六个状态，分别为正向旋转、反向旋转、停止、禁止、慢转和自由旋转状态。
通过切换不同的状态可以控制步进电动机的运动方向和速度。
为了实现这一控制方式，可以采用逻辑电路来控制步进电动机。
逻辑电路通过切换不同的开关来控制线圈的通断，从而控制步进电动机的运动状态。
具体实现步进电动机三相六状态工作的逻辑电路需要以下几个关键元件：1.逻辑芯片：逻辑芯片是逻辑电路的核心元件，它能够实现不同的逻辑功能。
常用的逻辑芯片有门电路芯片、触发器芯片等。
通过逻辑芯片能够实现不同状态的切换和控制。
2.驱动芯片：驱动芯片用于驱动步进电动机的线圈。
驱动芯片将控制信号转化为相应的电流，通过驱动线圈来控制步进电动机的运动。
3.多路复用器：多路复用器用于切换不同的状态。
通过控制多路复用器的通断，可以实现步进电动机不同状态的切换。
4.时钟信号：时钟信号用于控制步进电动机的运行速度。
通过改变时钟信号的频率，可以控制步进电动机的速度。
具体实现步进电动机三相六状态工作的逻辑电路步骤如下：1.设计逻辑电路：根据步进电动机的控制信号和状态要求，设计逻辑电路。
可以通过门电路芯片、触发器芯片等实现不同的逻辑功能。
2.连接逻辑芯片：根据设计的逻辑电路，将逻辑芯片按照相应的电路图进行连接。
确保信号传输的准确和稳定。
3.连接驱动芯片：将逻辑芯片和驱动芯片相连，使得逻辑信号能够转化为驱动电流。
确保驱动电流的大小和方向与步进电动机的要求一致。
4.连接多路复用器：通过连接多路复用器，实现步进电动机不同状态的切换。
相步进电机控制系统的设计课程设计说明Word
课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0902班指导教师：工作单位：自动化学院题目: 三相步进电机控制系统的设计初始条件：设计一个三相步进电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为三相单三拍，K1为三相双三拍，K2为三相六拍；K3为启动/停止控制；K4方向控制（正反转）；K5速度控制（快慢两档）；用4位LED数码管显示工作步数。
用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮。
要求完成的主要任务:1．硬件设计：系统总原理图及各部分详细原理图2．软件设计：系统总体流程图、步进电机单三拍，双三拍，三相六拍各模块流程图、显示模块流程图等3．编写程序：能够完成上述任务4．完成符合要求的设计说明书。
时间安排：2012年6月25日~2010年7月4日指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要 (3)1 设计任务和要求 (4)1.1设计任务 (4)1.2任务要求 (4)2 设计方案的比较及选择 (5)2.1 电机驱动选择方案 (5)2.2 LED显示选择方案 (5)2.3 按键状态的读取 (5)3 控制系统的工作原理 (5)3.1 步进电机控制工作原理 (5)3.2 系统设计思路 (7)3.3 系统的整体框图 (7)4 系统的硬件设计 (8)4.1 总体设计 (8)4.2 步进电机控制电路 (9)4.3 显示电路 (10)5系统软件设计 (11)5.1 总体设计 (11)5.2 关键模块设计 (14)6 系统仿真结果 (17)6.1 相步进电机三种工作方式 (17)6.2 相步进电机启动和停止 (19)6.3 三相步进电机的正转和反转 (20)6.4 三相步进电机速度控制 (21)心得体会 (22)参考文献 (23)附录1：总电路图 (24)附录1：源程序 (25)本次计算机控制技术课程设计的题目是：三相步进电机控制系统的设计。
本次课程设计使用80c51单片机作为主控芯片，利用ULN2003A集成电路作为三相步进电机的驱动电路，采用单极性驱动方式，使三相步进电机能在（1）三相单三拍，（2）三相双三拍，（3）三相六拍三种工作方式下正常工作；能实现的功能有:启动/停止控制、方向控制；速度控制（快慢两档）；用4位LED数码管显示工作步数。
步进电机控制器的设计
步进电机控制器的设计研究mps430单片机构成步进电机的控制系统，控制步进电机实现三相六拍运行，启动、升减速、停车定位，以及与上位机的通信，采用串行通信模块、单片机模块和电机驱动模块来构成电机的控制系统；用定时器中断来控制I/O输出高低电平，控制驱动的通断，实现脉冲的环形分配完成三相六拍运行；控制定时时间，来控制频率的增加和减少，实现升减速。
电机的启动频率达到1000hz，最高运行频率达到20000hz。
标签：MPS430单片机；步进电机；通信本系统设计的主要内容分为硬件设计和软件设计两部分。
下面具体的说明一下系统的硬件设计和软件设计。
1 硬件系统的设计设计本系统中，硬件系统主要由电机驱动电路，电源电路，串口通信电路，单片机电路，下面就具体的电路进行分析设计介绍。
图1 硬件系统图1.1 电机驱动电路主要由驱动芯片组成，该系统的驱动部分采用了UC3717A芯片，UC3717A 芯片使用非常简单，它通过3个输入管脚（Phase、I1和I0）接受输入的参数，在2个输出管脚（AOUT和BOUT）上输出相应的控制信号。
利用外部逻辑电路构成的逻辑分配器或微处理器分配信号，由若干片这种电路和少量无源元件可组成一个完整的多相步进电动机驱动系统，可实现整步（基本步距）、半步或微步距控制。
在这里我们使用的是MSP430单片机来分配信号，控制方式是双极性、固定OFF（关断）时间的斩波电流控制。
它们是16脚双列直插塑料封装，4、5、12、13脚为地.UC3717A是UC3717的改进型，其驱动能力是双向电流1A，步进电动机供电电压范围宽，为10-46V。
H桥的功率晶体管有低饱和压降，并附有快速恢复续流二极管（见图2）。
1.2 电源电路在本設计中，整个系统要求电源既有稳压性能，和纹波小等特点，还有是硬件系统的低功耗等特点，因此本系统的电源部分选用了TI公司芯片TPS76033来实现，该芯片能很好的满足硬件系统的要求，TPS760XX芯片是针对电池供电应用的50mA输出的低压差线性稳压器，使用Bicmos工艺，使其在电池供电中显示出杰出的性能。
51单片机实现三相六拍的步进电机控制（正反转、加减速、挡位显示）
51单片机实现三相六拍的步进电机控制（正反转、加减速、挡位显示）自己写的，不规范还望包含，keil和protues文件单片机源程序如下:1.#include <reg52.h>2.3.#define uchar unsigned char4.#define uint unsigned int5.uint speed = 100; //初始转速6.uint max = 200; //最慢转速7.uint min = 20; //最快转速8.9.sbit swich = P2^0; //总开关10.sbit dir = P2^1; //电机旋转方向11.sbit le1=P2^6;12.sbit le2=P2^7;13.sbit speedadd=P3^2;14.sbit speedsub=P3^3;15.16.unsigned char uca_MotorStep[]={0x01,0x03,0x02,0x06, 0x04,0x0C,0x08,0x09}; //励磁电流数组。
17.18.19.uchar leddata[]={20.21.0x3F, //"0"22.0x06, //"1"23.0x5B, //"2"24.0x4F, //"3"25.0x66, //"4"26.0x6D, //"5"27.0x7D, //"6"28.0x07, //"7"29.0x7F, //"8"30.0x6F, //"9"31.0x40, //"-"32.0x00, //熄灭33.};34.35.36.void delay1ms(void) //误差 0us37.{38.unsigned char a,b,c;39.for(c=1;c>0;c--)40.for(b=142;b>0;b--)41.for(a=2;a>0;a--);42.}43.44.void delay(uint x ) //多功能毫秒延时45.{46.uint i;47.for(i=0;i<x;i++)48.{49.delay1ms();50.}51.}52.53.54.55.void display(void)56.{57.if(swich==1)58.{59.P0= leddata[11];60.delay(1);61.le2=1;62.le1=1;63.delay(1);64.le2=0;65.le1=0;66.67.}68.else69.{70.if(dir==1)71.{72.P0= leddata[11];73.delay(1);74.le2=1;75.delay(1);76.le2=0;77.}78.else79.{80.P0 =leddata[10];81.delay(1);82.le2=1;83.delay(1);84.le2=0;85.}86.87.P0=leddata[9-(speed-20)/20];88.delay(30);89.le1=1;90.delay(5);91.le1=0;92.93.}94.}95.96.97.void Init_INT0()98.{99.EX0=1; //开启外部中断 0100.IT0=1; //设置成低电平触发，1为下降沿触发101.EX1=1; //开启外部中断 1102.IT1=1; //设置成低电平触发，1为下降沿触发103.EA=1; //开启总中断104.}105.106.void Interrupt0_handler() interrupt 0107.{108.EA=0; //首先关闭总中断，以消除按键出现的抖动所产生的干扰109.delay(20); //同样是为了消除抖动而产生新的中断110.if(speed>min)111.{speed=speed-20;} //限制最快转速112.else113.{speed=min;}114.while(speedadd==0);115.EA=1; //恢复中断116.}117.118.119.void Interrupt1_handler() interrupt 2120.{121.EA=0; //首先关闭总中断，以消除按键出现的抖动所产生的干扰122.delay(20); //同样是为了消除抖动而产生新的中断123.if(speed<max)124.{speed=speed+20;}125.else126.{speed=max;} //限制最慢转速127.while(speedsub==0);128.EA=1; //恢复中断130.131.void main()132.{133.int i; //初始化134.dir=1;135.le1=0;136.le2=0;137.138.139.start:140.if(swich==0)141.{Init_INT0();} //总开关开启，初始化中断，开始转动142.else143.{display(); goto start; }144.145.146.if(dir==1)147.seq:148.{149.while(1)150.{151.display();152.for (i=0; i<8; i++)153.{154.P1 = uca_MotorStep[i]; //取数据155.delay(speed); //调节转速156.}157.if(dir==0) //是否换向159.delay(5); // 换向延时160.goto oppo; //换向161.}162.if(swich==1) //总开关运行中关闭163.goto start; //等待开启164.165.}166.167.}168.else169.oppo:。
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三相六拍步进电机控制系统设计
Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 1 引言 课程设计任务和要求 课程设计任务: 设计一个三相步进电机控制系统，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。 要求完成的主要任务: （1） 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，实现三相步进电机在六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。 课程任务要求: （1）查阅资料，确定设计方案 （2）选择器件，设计硬件电路，并画出原理图和PCB图 （3）画出流程图，编写控制程序 （4）撰写课程设计说明书
2 步进电机的概述 步进电机的特点 1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2）步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4）步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。 步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 步进电机的工作原理 步进电机是一种用电脉冲进行控制 ,将电脉冲信号转换成相位移的电机,其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度 ,脉冲的频率决定了电机运转的速度.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。 步进电机的技术参数 1)空载启动频率 即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 2)电机固有步距角 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为°/°（表示半步工作时为°、整步工作时为°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。 3)步进电机的相数 是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为°/°、三相的为°/°、五相的为°/°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 4)保持转矩（HOLDINGTORQUE） 是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。 步进电机的内外结构 步进电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开如图所示：
3 步进电机控制工作原理 步进电机的启停控制 步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。 步进电机的转向控制 如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。步进电机的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA-A。如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。其他方式情况类似。 系统设计思路 此次我们所设计的是一个步进电机控制系统，主要由单片机80C51，3相步进电机，7段数码管，及一些其他相关元件设计而成。可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模 式。运转时，用4位7段数码管来输出步数。最后根据思路所设计出来的硬件图设计相适应的软件。 系统的整体框图 驱动方式的确定 并于步进电机的驱动一般有两种方法，一种是通过CPU直接来驱动，这种方法一般不宜采用，因为CPU的输出电流脉冲是特别小的它不能足以让步进电机的转动；别一种是通过CPU来间接驱动，就是把从CPU输出的信号进行放大，然后直接驱动或是再通过光电隔离间接来驱动步进电机，这种方法比较安全可靠。固本次设计应采用CPU间接驱动步进电机。用编码器还的测速发电机作为转速测量工具,因为选择了闭环控制，就必须有反馈元件，反馈元件一般有两种，一种是采用同轴的测速发电机，把步进电机的转速反馈回来，然后通过显示器显示出来并对步进电机进行调节；别一种是通过光同轴的电编码器把步进电机的转速反馈回来对步进电机进行调节；两者相比，后者的设计比较简单，价格便宜，安全可靠，污染少。固一般采用后者，用光电骗码器作为反馈元件。 驱动电路的选择 步进电机的驱动电机有多种，但最为常用的就是单电压驱动、双电压驱动、斩波驱动、细分控制驱动等。单电压驱动是步进电机控制中最为简单的一种驱动电路，它在本质上是一个单间的反相器。它的最大特点是结构简单，因它的工作效率低，特别是在高频下更显的突出。它的外接电阻R要消耗相当一部分的热量，这样就会影响电路的稳定性所以此种驱动方式一般只用在小功率的步进电机的驱动电路中。双电压驱动是电路一般采用两种电源电压来驱动，因这两个电源分别是一个为高压一个为低压，因此也称为高低压驱动电路。双电压驱动电路的缺点是在高低压连接处电流出现谷点，这样必然引起力矩在谷点处下降。不宜于电机的正常运行。对于斩波电路驱动则可以克服这种缺点，并且还可以提高步进电机的效率。别一种是用单片机采用数子脉宽调制的方法获得阶梯电流，这种方法需要复杂的计算可使细分后的步距角一致。但因本次设计对步进电机的精度要求比较高转速的调节范围比较广，固应选用驱动芯片8713来驱动，并通过软件来实现步进电机的调速。
4 硬件电路的设计 单片机的选择 本次设计以CPU选用89C5l作为步进电机的控制芯片．89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上.使用方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 单片机的引脚功能 1）VCC（40）：电源+5V。 2）VSS（20）：接地，也就是GND。 3）XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。 4）PSEN（29）：片外ROM选通信号，低电平有效。 5）ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。 6）RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。 7）EA/VPP（31）：内/外部ROM选择端 8）P0口（39-32）：双向I/O口。P1口（1-8）：准双向通用I/0口。 图 AT89C51的引脚图 步进电机的选择 反应式步进电动机是利用凸极转子交轴磁阻与直轴磁阻之差所产生的反应转矩而转动的所以也称为磁阻式步进电动机现以一个最简单的三相反应式步进电动机为例说明其工作原理. 三相六拍通电方式 设A相首先通电，转子齿与定子A、A′对齐。然后在A相继续通电的情况下接通B相。这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是A、A′极继续拉住齿1、3，因此，转子将转到两个磁拉力平衡为止。这时转子的位置如图所示，即转子从图位置顺时针转过了15°。接着A相断电，B相继续通电。这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐，转子从图的位置又转过了15°。其位置所示。这样，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A的顺序轮流通电，则转子便顺时针方向一步一步地