pwm控制步进电机驱动电路

课程设计

步进电机驱动电路设计

摘 要

随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动

实验六 步进电机驱动电路的搭建

1． 实验任务

（1）步进电机的控制

该电路为L297和L298组合的固定斩波频率的PWM恒流斩波驱动电路，适用于两相双极性步进电机。利用单片机控制步进电机，编写程序输出脉冲序列到步进电机专用控制芯片L297的CLOCK端，以此来驱动步进电机转动，通过时钟输入端CLOCK调节脉冲宽度来控制步进电机加速、减速，方向控制端CW/CCW控制步进电机正、反转。步进电机的转速应由慢到快逐步加速，并且脉冲频率的速度不能大于电机的反应速度，否则步进电机将会出现失步现象。

（2）直流电机的控制

采用定时器做为脉宽控制的定时方式，单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，电机转速的调节通过软件编程改变PWM的占空比来实现，电机正反转则通过两口的输出切换实现，输入信号端IN1接高电平，输入端IN2接低电平时电机正转。（反之，如果信号端IN1接低电平，IN2接高电平，电机反转）。如果无须调速可将两引脚接5V，电机将工作在最高速状态。

2． 电机驱动芯片介绍

L297是意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可

用于单片机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍

步进电机细分

脉宽调制（PWM）实现步进电机的细分驱动技术

时念科 吴美莲

（山东工贸职业学院 筹备处 山东 邹城 273500）

摘 要： 步进电机作为一种控制电机，其控制精度（分辨率）取决于步距角的大小，单纯地靠机械手段降低其步距角是有限的。常采用细分驱动技术。着重介绍脉宽调制（PWM）实现的步进电机细分驱动技术，该技术不仅可以提高步进电机的分辨率，还可以克服步进电机在低速时易出现的低频振动现象。

关键词： 步进电机；步距角；矩角特性；脉宽调制（PWM）；细分驱动

中图分类号：TP275 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0910039－01

0 前言

步进电机作为控制电机，在机电一体化系统的执行装置中有独特的应用，该电机的控制精度（分辨率）取决于其步距角α的大小，步距角越小，分辨率也越高。由于步距角α=3600/KMZ，（其中K为供电方式，三拍供电：K=1；六拍供电：K=2；M为定子相数；Z为转子齿数）。受机械加工技术的限制，定子的相数和转子的齿数都是有限的，所以步进电机的步距角就不可能无限小，一般为几分到几十度。另外，步进电机在低速运转时易出现低频振动现象，其振动频率与负载情况和驱动器性能有关，共振时易造成设备损坏

步进电机：

步进电机控制系统设计

一、 任务和目的

利用PC机和实验箱设计并实现给定步进电机的控制 进一步掌握微机硬件和软件综合设计方法。 二、 内容和要求 1．基本要求

控制步进电机转动，要求转速1步/秒 基于实验箱，设计并实现接口和驱动电路 用汇编语言编制程序 2．提高要求

（1）改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3档）；单步。

（2）改善人机接口 三、 实验报告要求 （1）实验目的和内容 （2）总体设计

（3）硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 （4）程序框图和清单 （5）实验结果和体会

附：步进电机控制波形及参考驱动电路

AB BC CD DA A B

C 步进电机引脚： 1 2 3 4 5 地 A C B D D

一个周期（4拍）

步进电机控制系统设计

一、 四相步进电机工作原理

步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、行程控制等场合。

本设计所采用的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，

步进电机：

步进电机控制系统设计

一、 任务和目的

利用PC机和实验箱设计并实现给定步进电机的控制 进一步掌握微机硬件和软件综合设计方法。 二、 内容和要求 1．基本要求

控制步进电机转动，要求转速1步/秒 基于实验箱，设计并实现接口和驱动电路 用汇编语言编制程序 2．提高要求

（1）改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3档）；单步。

（2）改善人机接口 三、 实验报告要求 （1）实验目的和内容 （2）总体设计

（3）硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 （4）程序框图和清单 （5）实验结果和体会

附：步进电机控制波形及参考驱动电路

AB BC CD DA A B

C 步进电机引脚： 1 2 3 4 5 地 A C B D D

一个周期（4拍）

步进电机控制系统设计

一、 四相步进电机工作原理

步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、行程控制等场合。

本设计所采用的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，

PWM波可以通过main程序循环实现，也可以通过定时器实现；

PWM波驱动电机需要加入ULN2003驱动电路模块； PWM波周期：

在定时器中设置PWM波，周期太短，主程序无法正常运行。如PWM波周期太长，不稳定。 芯片引脚P1.0控制ULN2003输入引脚，ULN内部为非门，因此输入高电平，输出为低电平。 问题：

或许由于上拉电阻不够大，芯片引脚（P1.0）高电平，电压5V；接入电机后，电压只有2.7V。 导致驱动电机电流不够大，无法克服启动阻力，必须手动转一下电机，才开始转动。

附：定时器实现PWM波程序

PWM_ON=4; CYCLE=10; //从4到10电机转，占空比60% void tim(void) interrupt 1 using 1 {

static unsigned char count; // TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%6;//定时1mS

if (count==PWM_ON) {

PWM = 1; //灯灭（电机转） } count++; if(count == CYCLE) { count=

PWM波可以通过main程序循环实现，也可以通过定时器实现；

PWM波驱动电机需要加入ULN2003驱动电路模块； PWM波周期：

在定时器中设置PWM波，周期太短，主程序无法正常运行。如PWM波周期太长，不稳定。 芯片引脚P1.0控制ULN2003输入引脚，ULN内部为非门，因此输入高电平，输出为低电平。 问题：

或许由于上拉电阻不够大，芯片引脚（P1.0）高电平，电压5V；接入电机后，电压只有2.7V。 导致驱动电机电流不够大，无法克服启动阻力，必须手动转一下电机，才开始转动。

附：定时器实现PWM波程序

PWM_ON=4; CYCLE=10; //从4到10电机转，占空比60% void tim(void) interrupt 1 using 1 {

static unsigned char count; // TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%6;//定时1mS

if (count==PWM_ON) {

PWM = 1; //灯灭（电机转） } count++; if(count == CYCLE) { count=

毕 业 设 计 [论 文]

题目：基于FPGA步进电机细分驱动控制

平顶山工学院毕业设计论文

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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作者签名： 日 期：

2

平顶山工学院毕业设计论文

电气控制技术

课程设计

题 目: 步进电机的控制

院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气XXXX班 学生姓名： XXX 学 号

XXXXXXXXXX

指导教师： XXX

成绩： 指导老师签名： 日期：

目 录

1 系统描述即设计要求 .............................................. 2

1.1 系统概述 ................................................... 2 1.2 课题要求 .........................................

单片机课程设计

题目：步进电机控制的设计

班 级： 机082-1班 学生姓名： 同 组 者：

指导教师：

单片机课程设计

2011年7月14日

目录

摘要 ………………………………………………………………3 第一章 绪论…………………………………………………………4

1.1 关于步进电机………………………………………4 1.2步进电机工作原理…………………………………4

第二章 总体设计…………………………………………………5 第三章 元器件介绍…………………………………………………6

3.1 89c51单片机…………………………………………6 3.2 ULN2803芯片………………………………………7 3.3 LED 显示器…………………………………………8

第四章 硬件设计……………………………………………………8

4.1控制电路……………………………………………9 4.2工作电源及复位路…………………………………10 4.3时钟电路……………………………………………10 4.4显示电路……………………………………………11 4.5驱动电路………