步進電機正反轉(zhuǎn)實驗報告

一、實驗名稱:

步進電機正反轉(zhuǎn)訓(xùn)練

二、控制要求

要求實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)三圈，反轉(zhuǎn)三圈，電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的頻率可不相同，然后這樣循環(huán)3次，3次后電機停止轉(zhuǎn)動。

三、PLCI/O地址分配表

PLC的I/O地址Y0電機轉(zhuǎn)向輸出點Y1電機的轉(zhuǎn)速輸出點連接的外部設(shè)備控制轉(zhuǎn)速點CP控制轉(zhuǎn)向點CW四、程序梯形圖

五、程序分析：

M11、M12、M13的波形圖

M21、M22、M23的波形圖

電機正轉(zhuǎn)的頻率是20赫茲，通過MOV指令送到D5中，在電機正傳三圈后，電機反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的頻率是40赫茲，通過MOV指令送到D5中。電機正轉(zhuǎn)3次，反轉(zhuǎn)2次，再通過M23得電進入正轉(zhuǎn)，重復(fù)上面的循環(huán)，即電機正轉(zhuǎn)后再反轉(zhuǎn)，M23才得電一次，所以可以加一個M23控制一個計數(shù)器計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到3時，再通過計數(shù)器的常閉開關(guān)把M10線圈斷電，從而實現(xiàn)電機停止。

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微機原理與接口設(shè)計實驗報告

步進電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速設(shè)計

專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：10090112

小組成員：周先軍10901239

張賡10901240胡一國08901312

組別：B5

摘要：本系統(tǒng)是基于STM8系列單片機的步進電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向控制器。該系統(tǒng)采用STM8S103F3P6單片機作為主控制器，運用L298全橋驅(qū)動器驅(qū)動步進電機，通過搖桿、按鍵控制電機轉(zhuǎn)速，并且通過1602液晶顯示器顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)中使用的四相步進電機，具有控制精度高，轉(zhuǎn)動扭矩大等特點，實際生產(chǎn)中有廣泛的運用。系統(tǒng)中除了傳統(tǒng)按鍵控制外，還增加遙控控制，單片機通過AD讀取搖桿控制信號，實時控制電機轉(zhuǎn)速。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低和實用性強等特點，具有較高的通用性和應(yīng)用推廣價值。

關(guān)鍵詞：控制

單片機控制驅(qū)動電路正反轉(zhuǎn)搖桿四相步進電機STM8L2一、系統(tǒng)方案1.1控制系統(tǒng)方案

方案一：采用8086系列單片機。8086是Inter系列的16位微處理器，數(shù)據(jù)處理能力強。但是8086系列的CPU指令數(shù)據(jù)需要放置在內(nèi)存中，需要依賴外部非易失存儲器和RAM才可以工作，外部電路復(fù)雜。

方案二：采用STM8系列單片機。STM8是意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的8位單片機，哈弗結(jié)構(gòu)。擁有8K字節(jié)Flash，1K字節(jié)RAM，1KEEPROM，內(nèi)部集成5路10位ADC，高級控制定時器可帶死區(qū)控制PWM、以及SPI、I2C等接口。整體性能優(yōu)越，價格便宜，周邊電路簡單。綜上對比，選擇方案二。

1.2驅(qū)動電路方案

方案一：采用ULN201*達林頓管陣列控制電機。ULN201*是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個硅NPN復(fù)合晶體管組成，工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA。但系統(tǒng)采用通用四線四相步進電機，需要兩路同時灌、輸電流，該驅(qū)動設(shè)計只能滿足5線步進電機的驅(qū)動，不符合要求。

方案二;采用L298集成全橋驅(qū)動芯片。L298內(nèi)部含有4通道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相電機專業(yè)驅(qū)動器，內(nèi)含有兩個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接受標準的TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機。具有灌電流功能。適用于本系統(tǒng)采用的4線步進電機，經(jīng)對比采用方案二。

1.3控制信號采集

方案一：通過按鍵輸入，控制電機轉(zhuǎn)速加減。有液晶屏幕輔助顯示設(shè)定電機方案二：通過PS2搖桿和MMA7361加速度傳感器產(chǎn)生欲控制的信號，通過單對比兩種方案，方案二操作更加方便直觀，用戶體驗樂趣強，電路設(shè)計簡單。轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速信息。

片機的AD采樣進行信號采集，進行實時控制。因此采用方案二。1.4電源供電電路

本系統(tǒng)中步進電機供電7.2V,單片機控制板供電5V，最小系統(tǒng)板供電3.3V，傳感器供電3.3V。為了使用方便，本系統(tǒng)采用7.2V電池組統(tǒng)一供電。通過開關(guān)電源芯片TPS54331降壓到5V，為單片機控制板供電；采用LM1117-3V3線性電源芯片降壓到3.3V，為單片機和傳感器供電。1.5系統(tǒng)組成框圖

圖1.5

二、硬件設(shè)計

2.1、驅(qū)動電路（L298）

圖2.1

2.2、控制系統(tǒng)電路(STM8)

圖2.2

2.3、供電電源電路(TPS54331)

圖2.3

三、軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)軟件分為AD信號采集和電機信號輸出兩個部分。采集信號的AD值與程序設(shè)定的中值范圍（AD0-AD1）進行比較。小于AD0，輸出反轉(zhuǎn)信號；大于AD1，輸出正轉(zhuǎn)信號。實際AD值與中間值差值，對應(yīng)輸出信號頻率，從而控制步進電機轉(zhuǎn)速。（附錄1）

開始初始化While(1)AD采樣

AD=中間值停止4.2電機控制信號測試

為了檢測單片機輸出信號，在控制電路板上安裝了一組LED燈。通過觀察LED燈的閃爍順序，校驗輸出電機的信號相序。單片機通過PA5采集傳感器信號，通過PC3、PC4、PC5、PC6四個I/O口輸出控制信號。默認狀態(tài)為低電平，對于LED為亮；當(dāng)I/O口置高，LED燈熄滅。用搖桿擺動輸入欲控制信號，單片采樣處理后輸出，通過觀察熄滅LED燈的流動順便和周期大小，可以直觀的反映I/O口輸出信號，從而能很好的校驗輸出相序信號。

4.3測試結(jié)果分析

連接好個模塊電路，接通電源。首先使用搖桿做傳感器，搖桿復(fù)位處于中間狀態(tài)時，電機停止；往左搖動，電機反轉(zhuǎn)，往右搖動，電機正轉(zhuǎn)。而且搖動幅度越大，轉(zhuǎn)速越快。使用加速度，將傳感器平放，電機停止；向左傾斜，電機反轉(zhuǎn)；向右傾斜，電機正轉(zhuǎn)；傾斜角度越大，轉(zhuǎn)速越快。經(jīng)過以上測試，該系統(tǒng)比較好完成了題目的設(shè)計要求。

五、總結(jié)

本設(shè)計較完滿的完成了題目的基本要求。采用STM8單片機，運用C語言編寫程序；運用AltiumDesigner設(shè)計PCB電路，通過打印、轉(zhuǎn)印、腐蝕、鉆孔等工序制作腐蝕電路板；通過網(wǎng)站下載芯片PDF文檔，學(xué)習(xí)了怎么使用新的電子芯片，設(shè)計周邊電路。傳感器部分使用PS2搖桿和加速度傳感器，使得實際操控有很多的樂趣。通過本設(shè)計，很好的了解了電路板的設(shè)計制作過程，增強了團隊的合作精神。通過測試，成功實現(xiàn)了四線步進電機的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制。

附件1

/**微機原理與接口設(shè)計B5LED流水燈（步進電機）周先軍

201*425*//*Includes------------------------------------------------------------------*/#include"stm8s.h"#include"USART.h"#include"delay.h"#include"1602.h"#include"PWM.h"#include"TIM.h"#include"ADC.h"#include"GPIO.h"#include"eeprom.h"#include

/*Privatedefines-----------------------------------------------------------*/voidCLK_Configuration(void);voidGPIO_Configuration(void);voidEXTI_Init(void);

/*Privatefunctionprototypes-----------------------------------------------*///串口參數(shù)

u8RxBuffer1[40];u8RxCounter1=0;u8RxBuffer2[40];u8RxCounter2=0;

voidmain(void){

u16AD;inti;

CLK_Configuration();GPIO_Configuration();

ADC_Init(2,ADC1_PRESSEL_FCPU_D8);ADC_Init(3,ADC1_PRESSEL_FCPU_D8);ADC_Init(4,ADC1_PRESSEL_FCPU_D8);ADC_Init(5,ADC1_PRESSEL_FCPU_D8);ADC_Init(6,ADC1_PRESSEL_FCPU_D8);

Init_1602();

//UART1_DeInit();Uart1_Init(115200);

__enable_interrupt();//開中斷printf("\\r\\nprintfisOK");while(1){

AD=Get_ADC1_Value(3);//*25000L/512L;3.3V對應(yīng)1024PD2B4(1);B5(1);C3(0);C4(0);C5(0);C6(0);i=1000;if(ADC4(1);

delay_ms(i);C4(0);

C5(1);

delay_ms(i);C5(0);

C3(1);

delay_ms(i);C3(0);}else{

i=0;}

i=Get_ADC1_Value(3);

printf("ANI3=%d\\t\\n",i);//i=Get_ADC1_Value(4);//printf("ANI4=%d\\t",i);//delay_ms(200);}}

/**************系統(tǒng)時鐘初始化*********************/voidCLK_Configuration(void){

CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);}

voidGPIO_Configuration(void){

PA3_OUT

PC3_OUTPC4_OUTPC5_OUTPC6_OUTPD4_OUTPD5_OUTPD6_OUTGPIO_DeInit(GPIOD);

GPIO_Init(GPIOD,GPIO_PIN_0,GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);}

#ifdefUSE_FULL_ASSERT

voidassert_failed(u8*file,u32line){

while(1){}}

#endif

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