步进电机控制实验

实验二 步进电机控制实验 一、实验目的 1. 掌握步进电机的工作原理； 2. 掌握单片机实现步进电机控制的基本方法，其中包括硬件和软件实现两部分； 3. 熟悉计算机测控系统中，步进电机作为控制对象的系统设计方法。 二、实验设备 Do fly 系列 Min i80E 型单片机开发板一套 PC 机一台 28BYJ-48 型步进电机一个 杜邦线若干 三、实验内容 1. 硬件实现 （1）基本原理 本实验需要用到 Do fly 系列 Min i80E 型单片机开发板步进电机控制模块，其实物硬件连接如图 2-1 所示。在实验过程中，应将步进电机的红色对准图中的 VCC,其他对准 ABCD 插在 J20 上,然后用杜邦线从 J18 的 ABCD 于 p 1.0p 1.1p 1.2p 1.3 短接，即可完成实验硬件连线部分。 图 2-1 步进电机控制部分硬件连接图 该实验单片机与步进电机连接的接口电路原理图如图 2-2 所示。从原理图中可知，由于单片输出信号的电压太小，无法驱动步进电机转动，因此在接口电路的设计中需要有ULN2003 芯片进行电平转换，提高信号的电压值来驱动步进电机转动。 图 2-2 步进电机控制接口电路原理图 （2）ULN2003 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。其引脚如图 2-3所示，相应功能框图如图 2-4所示。 图 2-3 ULN2003 引脚图 图 2-4 ULN2003 功能框图 由图 2-4 可知，LN2003 也是一个 7 路反向器电路，即当输入端为高电平时 ULN2003输出端为低电平，当输入端为低电平时 ULN2003 输出端为高电平。具有如下特点： ● 每片封装了 7 个达林顿管 ● 每个驱动管的输出电流可达 500mA（峰值 600mA） ● 输出电压 50V ● 为感性负载集成了抑流二极管 (Suppression Diode) ● 对于较大的电流，可以将输出并接使用 ● 输入 TTL/CMOS/PMOS/DTL 与兼容 （3）步进电机工作原理 步进电机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源；此外步进电机的角位移与输入脉冲严格成正比，因此，当它转一转后，没有累计误差，具有良好的跟随性。 步进电机由定子和转子两部分组成。以四相步进电机为例，定子上有四组相对的磁极，每对磁极缠有同一绕组...