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微机原理综合性实验报告 题 目：步进电机控制实验 学 院： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日 期 ：2008 年 5 月 2 6 日  步进电机控制系统设计 一、实验设计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 a. 单四拍????????????????????? b. 双四拍????????????????????c八拍 (1) 能够提供较快的电流上升和下降速度，使电流波形尽量接近矩形。 (2) 具有供截止期间释放电流流通的回路，以降低绕组两端的反电动势，加快电流衰减。 (3) 具有较高的功率及效率。步进电动机的驱动方式很多，如单极性驱动、双极性驱动、高低压驱动、斩波驱动、细分驱动、集成电路驱动等。 三、步进电机的控制 1. ULN2003 由于集成电路集驱动和保护于一体，作为小功率步进电动机的专用驱动芯片， ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下： ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL CMOS 电路 直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还 可以在高负载电流并行运行。ULN2003A在各种控制电路中常用它作为驱动继电器的芯片，其芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。输出电流大，故可以直接 项目 符号 数值 单位 最大输入电压 Vi(max) 30 V 集电极-发射极电压 Vo(max) 50 V 最大基极输入电流 IB(MAX) 25 mA 输出电流 Io 500 mA 贮存温度 Ts -65～150 ℃ 结温 Tj 175 ℃ 引线耐焊接温度 TD 300 ℃ 2、脉冲的形成 实现对步进电机的控制,微机应能输出有一定周期的控制脉冲。 步骤是:先输出一个高电平,延时一段时间后,再输入一个低电平,然后再延时。改变延时时间的长 短,即可改变脉冲的周期,脉冲的周期由步进电机的工作频率确定。用软件形成环形脉冲的程序流程图 3、正反转控制 步进电机的旋转方向和内部绕组的通电顺序及通电方式有密切关系。通过改变各相脉冲的先后顺序，就可以改变电机的旋转方向. 4、转速控制 控制步进电机的运行速度,实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期,即在升速过程中,使脉冲的输出频率逐渐增加;在减速过程中,使脉冲的输出频率逐渐减少。脉冲信号的频率可以用软件延时和硬件中断两种方法来确定。 采用软件延时,一般是根据所需的时间常数来设计一个子程序,该程序包含一定的指令,设计者要对这些指令的执行时间进行严密的计算或者精确的测试,以便确定延时时间是否符合要求。每当延时子程序结束后,可以执行下面的操作,也可用输出指令输出一个信号作为定时输出。采用软件定时, CPU一直被占用,因此CPU利用率低。 可编程的硬件定时器直接对系统时钟脉冲或某一固定频率的时钟脉冲进行计数,计数值则由编程决定。当计数到预定的脉冲数时,产生中断信号,得到所需的延时时间或定时间隔。由于计数的初始值由编程决定,因而在不改动硬件的情况下,只通过程序变化即可满足不同的定时和计数要求,因此使用很方便。 2、程序代码： ;************************************************************************************** ;本程序能实现步进电机的正反转与加速,具体过程如下: ;正转加速一段时间，然后停止5秒，然后反向加速一段时间，然后再正转，如此循环往复. ;能实现正-停-反,也能实现正-反-停. ;************************************************************************************** MODE EQU 080H ;82