步進(jìn)電機(jī)控制

1、杭州電子科技大學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng): 步進(jìn)電機(jī)控制 實(shí)驗(yàn)序號(hào): 4 小 組 號(hào): 4A 姓名學(xué)號(hào): 張永杰13083137 黃濤 13083612 鄭康佳 13083411 指導(dǎo)教師: 黃繼業(yè) 2015年1月4日1 引言： 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，通俗地說(shuō)：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和

2、混合式（HB）。實(shí)驗(yàn)中使用的是永磁式步進(jìn)電機(jī)24BY 型，下圖是該電機(jī)的接線(xiàn)圖，從圖中可以看出，電機(jī)共有四組線(xiàn)圈，四組線(xiàn)圈的一個(gè)端點(diǎn)連在一起引出，這樣一共有5 根引出線(xiàn)。要使用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，只要輪流給各引出端通電即可。將COM 端標(biāo)識(shí)為C，只要AC、A C、BC、B C，輪流加電就能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，加電的方式可以有多種，如果將COM 端接正電源，那么只要用開(kāi)關(guān)元件（如三極管），將A、A 、B、B 輪流接地。2 實(shí)驗(yàn)要求：1 （基本）：控制四相六線(xiàn)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)（四相八拍方式）2 （基本）：顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)、角度和方向3 （擴(kuò)展）：用非接觸的方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)4 實(shí)驗(yàn)器材清

3、單：名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量驅(qū)動(dòng)芯片L2981片霍爾元件cs31441個(gè)二極管80508個(gè)電容100uf、0.1uf各2個(gè)電阻2K1個(gè)四：實(shí)驗(yàn)電路原理圖1：驅(qū)動(dòng)電路原理圖：2:驅(qū)動(dòng)電路工作原理：L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別 接兩電機(jī)。IN1、IN2、IN3、IN4引腳從單片機(jī)接輸入控制電平，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。3：L298控制單雙八拍的邏輯表：A電機(jī)B電機(jī)IN1IN2IN3IN401000110001

4、010101000100100010101 4.霍爾模塊電路圖4：霍爾模塊工作原理：霍爾傳感器是對(duì)磁敏感的傳感元件，這種傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開(kāi)路（OC）門(mén)輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。將有字面對(duì)準(zhǔn)自己，三根引腳從左向右分別是Vcc，地，輸出。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開(kāi)關(guān)靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。根據(jù)這些輸出的脈沖可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作狀態(tài)。5.實(shí)驗(yàn)所用

5、的程序代碼：源碼目錄：USER:main.cSTM32: (庫(kù)文件)Driver:key.ckey.hstepmotor.cstepmotor.hkey.ckey.hTIM3.cTIM3.h12864.c12864.h/*要求：控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，8拍顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，角度，方向。非接觸方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)*/#include "stepmotor.h"#include "TIM3.h"#include "key.h"#include "12864.h"#include "stm32f10x_exti.h&qu

6、ot;u8 i,j,keynum,direction=0;u16 Speedtime,loop_num1=0,loop_num2=0,interrupt_num=0,interrupt_speed=0;double angle=0;EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;void EXTIX_Init(void)RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);GP

7、IO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource15); EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line15; EXTI_InitSt

8、ructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x0F; NVIC_InitStr

9、ucture.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x0F; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); void EXTI15_10_IRQHandler(void) interrupt_num +; /霍爾元件監(jiān)測(cè)到一次EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line15); int main()delay_init();EXTIX_Init();KEY_Init();Motor_GPIO_Init();lcd_gpio_init

10、();lcd_init();TIM3_Int_Init(9999,7199); /1sSpeedtime=900;lcd_6x8(0,0,"Motor Test.");lcd_6x8(0,3,"Loop Num1:");lcd_6x8(0,4,"Loop Num2:");lcd_6x8(0,5,"Angle:");lcd_6x8(0,7,"Speed:");lcd_6x8(60,7,"N/s");while(1)keynum=New_KEY_Scan();switch(key

11、num)case 1:direction+;if(direction=4)direction=0;break;case 2:Speedtime-=100;if(Speedtime=600)Speedtime=900;break;default:break;lcd_6x8_num(45,7,interrupt_speed); /每秒轉(zhuǎn)速lcd_6x8_num(100,7,interrupt_num);if(direction=0) lcd_6x8_double(45,5,angle);lcd_6x8_num(70,3,loop_num1);lcd_6x8_num(70,4,loop_num2);

12、else if(direction=1)Motor_8(Speedtime);i+;angle=7.2 * i;if(i=50) /達(dá)到一圈i=0;loop_num1+;lcd_6x8_double(45,5,angle);lcd_6x8_num(70,3,loop_num1);lcd_6x8(0,2,"Forward direction ! ");else if(direction=2) lcd_6x8_double(45,5,angle);lcd_6x8_num(70,3,loop_num1);lcd_6x8_num(70,4,loop_num2);else if(di

13、rection=3)Motor_8_back(Speedtime);j+;angle=7.2 * j;if(j=50)j=0;loop_num2+;lcd_6x8_double(45,5,angle);lcd_6x8_num(70,4,loop_num2);lcd_6x8(0,2,"Backward direction ! ");void TIM3_IRQHandler(void) /static u16 a=0;if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) /檢查指定的TIM中斷發(fā)生與否:TIM 中斷源 TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); /清除TIMx的中斷待處理位:TIM 中斷源 interrupt_speed=interrupt_num ; / N/sinterrupt_num=0;五：實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果本次實(shí)驗(yàn)最后驗(yàn)收的效果是比較好的，基本上沒(méi)有出錯(cuò)，完成了所有要求的內(nèi)容，測(cè)量的結(jié)果也比較精確。六：設(shè)計(jì)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電路上，本來(lái)準(zhǔn)備是采用ULN2003來(lái)作為驅(qū)動(dòng)芯片，后來(lái)查了一下資料發(fā)現(xiàn)ULN2003，只能向它灌入電流，輸出為高阻態(tài)，基本沒(méi)輸出電流。它一般用來(lái)吸收電流的。比如數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，或者兩相五線(xiàn)、兩相六線(xiàn)