课程设计--步进电机转速实时控制

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1、成都学院（成都大学）课程设计报告步进电机转速实时控制摘要：步进电机凭借其快速启动、精确步进和定位等特点，现如今被广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。本课程设计主要是利用单片机完成步进电机的实时控制。在课程设计前期，通过不断地查阅资料，了解步进电机的工作原理，以及它与8255的接口电路原理。接着通过其他途径寻求改善步进电机工作工作性能的办法，同时也复习了一下单片机的相关知识。最后，利用所学的相关知识，尝试着编写了步进电机正反转运行程序、低速反转、高速正转程序，并在实验室

2、里完成了调试工作。调试结果显示，在借助汇编语言程序的基础上，利用单片机来控制步进电机的运行状态是非常方便的。关键字：步进电机；8255；单片机；汇编语言程序12成都学院（成都大学）课程设计报告目录第1章绪论11.1研究背景11.2选题的目的和意义11.3本课程设计的主要内容1第2章步进电机转速实时控制22.1设计方案22.2硬件系统基本原理22.2.1系统硬件子系统的构成22.2.2步进电机工作原理以及与8255接口的关系32.2.3工作原理32.2.4软件框图及设计思想42.4软件清单5第3章结束语10致谢11

3、参考文献1212成都学院（成都大学）课程设计报告第1章绪论1.1研究背景步进电机最早是在1920年由英国人所开发，1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这使得数字化的控制变得更为容易。经过不断地改良，步进电机如今已被广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的

4、执行部件，作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一,已被广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都将得到更加广泛的应用。1.2选题的目的和意义步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动

5、机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。1.3本课程设计的主要内容（1）掌握步进电机接口电路的原理，理解步进电机正、反转工作原理和转速控制原理；（2）能编制步进电机正、反转运行程序（以2种不同速度），低速正转和高速反转程序；（3）写出较完整的设计程序，能自己编写好程序，并能在机器上调试通过；（4）通过实践操作熟悉步进电动机工作机理，找到改进电动机工作性能的办法，并通过分

6、析实验过程中遇到的问题去总结汇编语言程序的学习要领，以及如何运用汇编语言程序更好地为将来的学习打下坚实的基础。12成都学院（成都大学）课程设计报告第2章步进电机转速实时控制2.1设计方案（1）芯片的选择及端口的选择；（2）用可编程8255芯片实现对步进电机的控制，B口输出；（3）8255的PB0~PB3接驱动电路的A,B,C,D；输出脉冲序列，使步进电机转动；（4）8255的PB0~PB3接显示灯，显示脉冲的移动先后。2.2硬件系统基本原理2.2.1系统硬件子系统的构成本设计采用的步进电机为35BYJ46型四相八

7、拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及其励磁顺序如图2-1及表2-1所示：图2-135BYJ46型电机励磁线圈示意图表2-135BYJ46型电机励磁顺序123456785++++++++4--3---2---1---12成都学院（成都大学）课程设计报告2.2.2步进电机工作原理以及与8255接口的关系图2-2步进电机实验线路示意图2.2.3工作原理4相步进电机示意图如图2-3和图2-4所示，转子由一个永久磁铁构成，定子分别由4组绕组构成：图2-3电机定子和转子示意图图2-4电气连接示意图12成都学院（成都大学）课

8、程设计报告当S1连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为N极，远离转子为S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地S1、S4的送电次序，就能控制转子旋转的方向。例如：若送电的顺序为S1闭合断开S2闭合断开S3闭合断开S4闭合断开，周而复始的循环，在定子和转子共同作用下，电机就顺时针旋转如图2-5所示：图2-5电机顺时针工作示意图若送电的顺序为