如何通过编程控制步进电机的正转，反转，加速，减速？

一、实验目的

1.了解步进电机的工作方式及原理
2.通过编程控制步进电机的正转，反转，加速，减速

  
二、前言

步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，通俗一点讲：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。可
通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的
频率来控制电机的转速和加速度；从而达到调速的目的。

  
三、 实验器件

1.步进电机,分为六线制(MOTOR-STEPPER)和四线制(MOTOR-BISTEPPER)
2.ULN2003(大电流驱动阵列)
ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。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。





引脚1：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号输出端。
引脚2：CPU脉冲输入端。
引脚3：CPU脉冲输入端。
引脚4：CPU脉冲输入端。
引脚5：CPU脉冲输入端。
引脚6：CPU脉冲输入端。
引脚7：CPU脉冲输入端。
引脚8：接地。
引脚10：脉冲信号输出端，对应7脚信号输入端。
引脚11：脉冲信号输出端，对应6脚信号输入端。
引脚12：脉冲信号输出端，对应5脚信号输入端。
引脚13：脉冲信号输出端，对应4脚信号输入端。
引脚14：脉冲信号输出端，对应3脚信号输入端。
引脚15：脉冲信号输出端，对应2脚信号输入端。
引脚16：脉冲信号输出端，对应1脚信号输入端。

  
威廉希尔官方网站 基本理论

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，控制换
相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉
冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即
给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。
它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时通过控制脉冲频
率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机的基本参数:
（一）步进电机的静态指标术语
1、相数：产生不同对N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。
2、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
3、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用Θ表示，Θ=360°（转子齿数运行拍数），以四相50齿电机为例，四拍运行时步距角为Θ=360°/(450)=1.8°(整步)。
（二）步进电机动态指标术语
1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示，误差/步距角*100%,四拍控制5%以内，八拍控制15%以内。
2、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA时正转，通电时序为DA-D-CD-C-BC-B-AB-A时为反转。
步进电机的工作原理
步进电机的工作就是步进转动，其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率（f）成正比，在非超载的情况下，电机的转速、停止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。
图1是该四相反应式步进电机的工作原理图。





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接通电源时，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。
六线电机对应的连线标号.






延时函数

这个delay（）的时间长短是控制转速的，有一定范围的，在一定范围内，越小越快，超过了的话，电机识别不了脉冲就不转了。延时函数过长，电机动一下停一下，过短则速度快。





  电机的选择

  MOTOR-STEPPER:步进电机
MOTOR-BLDCM:无刷直流电机

以下是源码

#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int


***it key1 = P1^0;
***it key2 = P1^1;
***it key3 = P1^2;
***it key4 = P1^3;


uchar speed=65;
uchar code zheng[] = {0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01};
uchar code fan[] = {0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09};


void delay1ms(uint t){
        char i;
        while(t--){
                 for(i=0;i<113;i++);
        }
}
void main()
{
        uchar i;


        while(1){
                if (key1==0){
                        for(i=0;i<8;i++){
                                P2 = fan;
                                delay1ms(speed);       
                        }
                }
                if (key2==0){
                        for(i=0;i<8;i++){
                                P2 = zheng ;
                                delay1ms(speed);
                        }
                }
                if (key3==0){
                        speed = speed + 5;
                        if (speed>100)        speed = 100;
                }
                if (key4==0){
                        speed = speed - 5;
                        if (speed<40)        speed = 40;
                }
        }
}
问题

一开始选错电机，导致电机只朝一个方向移动，与预期结果不合，后换电机，问题得到解决。

  
后序改进

可以做一个数码管，显示正反转和当前对应的转速.
文章难免有错误之处，恳请留言指正

一、实验目的

1.了解步进电机的工作方式及原理
2.通过编程控制步进电机的正转，反转，加速，减速

  
二、前言

步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，通俗一点讲：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。可
通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的
频率来控制电机的转速和加速度；从而达到调速的目的。

  
三、 实验器件

1.步进电机,分为六线制(MOTOR-STEPPER)和四线制(MOTOR-BISTEPPER)
2.ULN2003(大电流驱动阵列)
ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。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。





引脚1：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号输出端。
引脚2：CPU脉冲输入端。
引脚3：CPU脉冲输入端。
引脚4：CPU脉冲输入端。
引脚5：CPU脉冲输入端。
引脚6：CPU脉冲输入端。
引脚7：CPU脉冲输入端。
引脚8：接地。
引脚10：脉冲信号输出端，对应7脚信号输入端。
引脚11：脉冲信号输出端，对应6脚信号输入端。
引脚12：脉冲信号输出端，对应5脚信号输入端。
引脚13：脉冲信号输出端，对应4脚信号输入端。
引脚14：脉冲信号输出端，对应3脚信号输入端。
引脚15：脉冲信号输出端，对应2脚信号输入端。
引脚16：脉冲信号输出端，对应1脚信号输入端。

  
威廉希尔官方网站 基本理论

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，控制换
相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉
冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即
给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。
它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时通过控制脉冲频
率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机的基本参数:
（一）步进电机的静态指标术语
1、相数：产生不同对N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。
2、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
3、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用Θ表示，Θ=360°（转子齿数运行拍数），以四相50齿电机为例，四拍运行时步距角为Θ=360°/(450)=1.8°(整步)。
（二）步进电机动态指标术语
1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示，误差/步距角*100%,四拍控制5%以内，八拍控制15%以内。
2、电机正反转控制：当电机绕组通电时序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA时正转，通电时序为DA-D-CD-C-BC-B-AB-A时为反转。
步进电机的工作原理
步进电机的工作就是步进转动，其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率（f）成正比，在非超载的情况下，电机的转速、停止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。
图1是该四相反应式步进电机的工作原理图。





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接通电源时，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。
六线电机对应的连线标号.






延时函数

这个delay（）的时间长短是控制转速的，有一定范围的，在一定范围内，越小越快，超过了的话，电机识别不了脉冲就不转了。延时函数过长，电机动一下停一下，过短则速度快。





  电机的选择

  MOTOR-STEPPER:步进电机
MOTOR-BLDCM:无刷直流电机

以下是源码

#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int


***it key1 = P1^0;
***it key2 = P1^1;
***it key3 = P1^2;
***it key4 = P1^3;


uchar speed=65;
uchar code zheng[] = {0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01};
uchar code fan[] = {0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09};


void delay1ms(uint t){
        char i;
        while(t--){
                 for(i=0;i<113;i++);
        }
}
void main()
{
        uchar i;


        while(1){
                if (key1==0){
                        for(i=0;i<8;i++){
                                P2 = fan;
                                delay1ms(speed);       
                        }
                }
                if (key2==0){
                        for(i=0;i<8;i++){
                                P2 = zheng ;
                                delay1ms(speed);
                        }
                }
                if (key3==0){
                        speed = speed + 5;
                        if (speed>100)        speed = 100;
                }
                if (key4==0){
                        speed = speed - 5;
                        if (speed<40)        speed = 40;
                }
        }
}
问题

一开始选错电机，导致电机只朝一个方向移动，与预期结果不合，后换电机，问题得到解决。

  
后序改进

可以做一个数码管，显示正反转和当前对应的转速.
文章难免有错误之处，恳请留言指正

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