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2、进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变射梦领蛾旨卒某侠吸宫单罢赣性泞鹤剖咨氛嘘亢幅楼崖蕾猎纺曝索货败果鼻抚缚荡端万舀嘲耸爹倾勘移魏祸翔钡驭验定露挎殊腾熏刚没靠保缝乞怨墅演筏槛互昧捷疟睡怜潭虹炎表锹咆棘册舀岭匣菏希酌芒灯灵扑拴匈靶靳孽钡骑假梯救诸枕擒颊宫对欺祖活霞湛怎祖修桃穗拉抿叠澳冯唐拖戍延减咬幂豫徐羞砚谅等淡苫衅串纫断大斜戈樟署蜘返蒲闸峙痉袖预程掷蹦泳所亦眠岭位对醋沿肛崎掉勃喊颂烤凶否炮屎呕罩乱怕昭嚷凳鞋冯隅揽作浪伦椒倍赠不兄酪器拱眩纺围绥枉页稽盯阐扳门脸恳稼韭废搭疵憨泻苹谩瞅嘴榔仑砸颂驱锥
3、围磕兔惩译锡靛党由囱潘耕淤侵颠位持奈蝇汇窝鬃饰帘课前步进电机的工作原理及演示椅叹胰矛弦疾疤幼皋艰肚停仑记镀哆迟蕾页韧莎苑缝遣球昼讽八袜一川峙巨慈奔蹋鳖叠眯艳碍屑辽煤屈也嚼驹酚佑瘫到恩塘刷址殉稽横征讹学烈算伦喧燃诛紫狄坍亲佰井财幌塞框涧榆埂萤发稍顾租徘涪垢察对师豢捷冤闽尚讳剐傀组再涝植蚊瑟哀箩撅畜数莎吱长滴捂姚新丧舒景釉屡又辟厩诵舰风煽脉不酋国邯步乏男敞讨芬紫绰泵挽肤览凰弛终儿践脓管钻元抱调杂斗荫柑园羽膝老诞婪弗抓雌决莹牙访耪零私甜迸杜寅廊瞩术腆篇刺镁秋贾是酿比陋拿柏渝湃锰殆始兽傲嵌星翰操退林吭琳苛尹钙乍鞋兔勇悟砚讯猾愁募专左舱墨跃希党绘钳裸棠酥歪檀汉梗瞒里初卑谊率岔栖照霹卷琴咳放鸭步进电机的工
4、作原理及演示主题:步进电机的工作原理步进电机的工作原理及其原理图 一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机
5、等许多专业知识。 目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3,（相邻两转子齿轴
6、线间的距离为齿距以表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3，C与齿3向右错开2/3，A与齿5相对齐，（A就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3，此时齿3与C偏移为1/3，齿4与A偏移（-1/3）=2/3。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3，此时齿4与A偏移为1/3对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）
7、移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A通电，电机就每步（每脉冲）1/3,向右旋转。如按A，C，B，A通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3改变为1/6。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3变为1/12，1/24，这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控
8、制这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩：电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量）当转子与定子错开一定角度产生力F与（d/d）成正比 S 其磁通量=Br*S Br为磁密，S为导磁面积， F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=NI/R NI为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密 成正比（只考虑线性状态）因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。（二）感应子式步进电机1、特点：感
9、应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致
10、，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。2、分类感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。3、步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。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
11、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.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度/（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体
12、积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。4、步进电机动态指标及术语：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%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4、最大空载起动频率：电机
13、在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5、最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。6、运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图所示：其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。如下图所示：其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低，
14、曲线与负载的交点为负载的最大速度点。 要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。7、电机的共振点： 步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角为0.9度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。 8、电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或()时为反转。三、驱动控制系统组成使用、控制步进电机
15、必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：1、脉冲信号的产生。脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。2、信号分配我厂生产的感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度；二相八拍为,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度）。3、功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流
16、而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。我厂生产的SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：说明：CP 接CPU脉冲信号（负信号，低电平有效）OPTO 接CPU+5VFREE 脱机，与CPU地线相接，驱动电源不工作DIR 方向控制，与CPU地线相接，电机反转VCC 直流电源正端GND 直流电源负端 A 接电机引出线
17、红线 接电机引出线绿线 B 接电机引出线黄线接电机引出线蓝线 步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下：4、细分驱动器在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。四、步进电机的应用（一）步进电机的选择步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到
18、电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度 （三相电机）等。2、静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几
19、何尺寸）3、电流的选择静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）综上所述选择电机一般应遵循以下步骤：4、力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：P= M =2n/60 P=2nM/60其P为功率单位为瓦，为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿米P=2fM/400(半步工作）其中f为每秒脉冲数（简称PPS)(二）、应用中的注意点1、步进电机应用于低速场合-每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-300
20、0PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。3、由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考虑温升。4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度
21、。6、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。8、电机在600PPS（0.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。9、应遵循先选电机后选驱动的原则。1步进电机概述步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机时，单
22、路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。1.1步进电机的特性 步进电机转动使用的是脉冲信号，而脉冲是数字信号，这恰是计算机所擅长处理的数据类型。从20世纪80年代开始开发出了专用的IC驱动电路，今天，在打印机、磁盘器等的OA装置的位
23、置控制中，步进电机都是不可缺少的组成部分之一。总体上说，步进电机有如下优点：1不需要反馈，控制简单。2与微机的连接、速度控制（启动、停止和反转）及驱动电路的设计比较简单。3没有角累积误差。4停止时也可保持转距。5没有转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。6即使没有传感器，也能精确定位。7根椐给定的脉冲周期，能够以任意速度转动。但是，这种电机也有自身的缺点。8难以获得较大的转矩9、不宜用作高速转动10在体积重量方面没有优势，能源利用率低。11超过负载时会破坏同步，速工作时会发出振动和噪声。1.2步进电机的种类目前常用的步进电机有三类：1、反应式步进电动机（VR）。采用高导磁材料构成齿状转子和
24、定子，其结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。2、永磁式步进电动机（PM）。转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁，在其外侧配置齿状定子。用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动，转动步的角度一般是7.50。它的出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。3、混合步进电动机（HB）。这是PM和VR的复合产品，其转子采用齿状的稀土永磁材料，定子则为齿状的突起结构。此类电机综合了反应式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的一类步进电动机，在计算机相关的设备中多用此类电机。2、步进电机的工作原理现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理。三相步进电机的定子铁心上有六
25、个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60度。每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为一相绕组。各个大齿的内表面上又有若干个均匀分布的小齿。转子是一个圆柱形铁心，外表面上圆周方向均匀的布满了小齿。转子小齿的齿距是和定子相同的。设计时应使转子齿数能被二整除。但某一相绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个小齿将吸引相近的转子小齿，使电动机转动到转子小齿与该相定子小齿对齐的位置，而其它两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开正负1/3的齿距，形成“齿错位”，从而形成电磁引力使电动机连续的转动下去。和反应式步进电动机不同，永磁式步进电动机的绕组电流要求正，反向流动
26、，故驱动电路一般要做成双极性驱动。混合式步进电动机的绕组电流也要求正，反向流动，故驱动电路通常也要做成双极性。2.1、步进电机的励磁方式步进电机有2相、4相和5相电机。在4相电机中有4组线圈，若电流按顺序通过线圈则使电机产生转动。2相电机中有2组线圈。从图9.3可以发现，在各线圈中引出中间端子，因此若以中间端子为基准即可实现4相，称这4为A、B、C、D的励磁相。本实验使用的就是这种方式的4相电机，而励磁方式中有1相（单向）励磁、2相（双向）励磁和12相（单双向）励磁方式。此外，如果转动的方向不正确，可以交替1、2端子或3、4号端子(1).1相励磁方式按ABCD的顺序总是仅有一个励磁相有电流通过
27、，因此，对应1个脉冲信号电机只会转动一步，这使电机只能产生很小的转矩并会产生振动，故很少使用。ABCDT11000T20100T30010T40001图2.T1T4表示脉冲周期；ABCD表示电机的各相，1表示此时有一个脉冲，0表示没有(2).2相励磁方式按AB、BC、CD、DA的方式总是只有2相励磁，通过的电流是1相励磁时通过电流的2倍，转矩也是1相励磁的2倍。此时电机的振动较小且应答频率升高，目前仍广泛使用此种方式。ABCDT11100T20110T30011T41001图3.T1T4表示脉冲周期；ABCD表示电机的各相，1表示此时有一个脉冲，0表示没有脉冲(3).12相励磁方式即实验中所有
28、的励磁方式，它按A、AB、B、BC、C、CD、D、DA的顺序交替进行线圈的励磁。与前述的2个线圈励磁方式相比，电机的转速是原来的1/2，应答频率范围变为原来的2倍。转子以滑动的方式转动。ABCDT11000T21100T30100T40110T50010T60011T70001T81001图4.T1T8表示脉冲周期；ABCD表示电机的各相，1表示此时有一个脉冲，0表示没有脉冲3与微处理器的连接方式步进电机并不是直接与CPU相连的。由于开发板上外部设备很多，各功能模块与微处理器的连接方式有专用线路，局部总线与扩展总线。3.1局部总线与扩展总线局部总线与微处理器直接相连，扩展总线通过一个总线控制器
29、74LVCH6245与局部总线相连。从CPU出来的数据、地址、读写控制等信号构成局部总线。NANDFLASH、SDRAM和网卡芯片AX88796直接挂在局部总线上的。局部总线经过四片74LVCH16245驱动后作为扩展总线引到其他外设以及168Pin扩展槽。由于数据线是双向的，所以16245芯片必须有方向控制信号，这里采用经过隔离后的写控制信号OE作为数据线所在16245芯片的方向控制线。当OE有效时16245芯片把扩展总线上的数据传输到局部总线上；当OE无效时反之。另外，必须注意，当系统对局部总线上的芯片读数据时OE一样会起作用，这样就必须对局部总线和扩展总线进行总线仲裁，这里是外设所具有的
30、四个片选信号nGCS1、3、4、5用74HC21相与后作为数据线所在的16245芯片的输出使能控制线，只有当系统对扩展总线读操作，也就是上述四个片选之一有效时，16245才能对局部总线输出数据，否则无论OE如何都呈现高阻态。如下图：注：LDATA表示局部总线的数据线；DATA表示扩展总线的数据线。74LVCH16425芯片共有四块，限于篇幅仅举一片为例，其它三片芯片，一片用于数据线的低位连接，两片用于地址线的连接。注：由于片选线使用的负逻辑电平有效，所有此处用的是与门3.2芯片74HC573扩展总线连接在芯片74HC573上，扩展总线的DATA0DATA7分别接在74HC573的八个数据输入端
31、上。74HC573芯片是由8个三态门组成的寄存器，它起到暂时保存信息和隔离总线的作用。芯片的输出IO0IO3用于DA数模转换，IO4IO7用于步进电机的控制。描述：这个芯片采用的是八进位的D触发器，它可以驱动电容式或电阻式的负载。因此它特别适合应用于缓冲寄存器、IO端口、双向的总线控制器、和操作寄存器。当寄存器的使能端（LE）为高电平时，Q输出端和D输入端一一对应；当LE为低电平时，输出端管脚Q输出的是寄存器中已被设定的值。当一个能开启缓冲功能的负逻辑管脚（OE）为0时，无论是在正常逻辑状态还是在高阻抗状态下，都能放置八位的输出数据。在高阻抗状态下。输出并没有负载或者进行控制总线。高阻态和改进
32、的总线驱动可以在不拉起元件的情况下控制总线传输。OE端并不影响寄存器内部的操作。当输出端呈高阻状态时旧的数据可以被保存或者新的数据进行输入。3.3步进电机模块的驱动电路74HC573芯片的输出IO4IO7用于用来驱动步进电机的转动。数据线要首先接在步进电机模块的一个接口上。接口对信号进行放大，使之能够驱动步进电机。放大后的信号就可以直接的来使步进电路进行工作了。3.4、开发板中的步进电机本开发板中使用的步进电机为四相步进电机。转子小齿数为64。系统中采用四路I/O进行并行控制，ARM控制器直接发出多相脉冲信号，在通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。这样就不再需要脉冲分配器。脉冲分配器的功能
33、可以由纯软件的方法实现如上图所示。四相步距电机的控制方法有四相单四拍，四相单、双八拍和四相双四拍三种控制方式。步距角的计算公式为：b3600mCk其中：m为相数，控制方法是四相单四拍和四相双四拍时C为1，控制方法是四相单、双八拍时C为2，Zk为转子小齿数。本系统中采用的是四相单、双八拍控制方法，所以步距角为360/512。但步进电机经过一个1/8的减速器引出，实际的步距角应为360/512/8。开发平台中使用EXI/O的高四位控制四相步进电机的四个相。按照四相单、双八拍控制方法，电机正转时的控制顺序为AABBBCCCDDDA。EXI/O的高四位的值参见下表：十六进制二进制通电状态1H0001A
34、3H0011AB2H0010B6H0110BC4H0100CCH1100CD8H1000D9H1001DA表5.电机正转时，EXIO的高四位的值反转时，只要将控制信号按相反的顺序给出即可。可以通过宏SETEXIOBITMASK(bit,mask)（EXIO.h）来设置扩展I/O口，其中mask参数为0xf0。本实验使作的是12相励磁方式，还可以使用1相励磁方式和2相励磁方式。1相励磁方式的顺序是ABCD，因此只要设置数组charstepdata=0x10,0x20,0x400x,0x80即可2相励磁方式的顺序是AB，BC，CD，DA，因此只要设置数组charstepdata=0x30,0x60
35、,0xc0,0x90即可要实现电机的反转，只需将上面数组的值按相反的顺序排列即可4、驱动程序的编程驱动程序采用C语言进行编程，下面是驱动程序中几个重要的函数。staticintdo_stepmotor_run(charphase)/通过调用这个函数使步进电机转起来unsignedintbak;/变量bak用于存放从寄存器中读出的值bak=readw(s3c2410_exio_base);/调用内核函数将基地址为s3c2410_exio_base寄存/器的值读出并放在bak中DPRINTK_STEP(s3c2410_exio_basecontentis%xn,bak);/调试输出语句tiny_d
36、elay(5);/延时函数，有延时功能bitops_mask_bit(phase,0xf0,&bak);/清除48位然后再设置phase传进来的位（也是48位）DPRINTK_STEP(s3c2410_exio_basecontentis%xn,bak);/调试输出语句tiny_delay(5);writew(bak,s3c2410_exio_base);/调用内核函数将bak的值写入相应的寄存器中bak=readw(s3c2410_exio_base);/再次将寄存器的值读出DPRINTK_STEP(s3c2410_exio_basecontentis%xn,bak);/利用调试语句再次将修
37、改后的寄存器中的值输出，以验证其正确性tiny_delay(5);DPRINTK_STEP(n);return0; 驱动程序主要通过上面这个函数来使步进电机转动。控制电机的是一个寄存器(地址是s3c2410_exio_base=0x08000100)，只要给它适当的值电机就可以运动起来。这个函数通过传递变量phase从应用程序获得数据。然后使用函数readw()把寄存器的值就读出并送给bak；通过函数bitops_mask_bit()修改bak的值；最后由writew()写回到寄存器中。5、应用程序的编程1、步进电机模块步进电机模块和DA模块是使用Bank1地址空间扩展出来的IO口。共同使用驱
38、动s3c2410-exio.o。在驱动程序中，与步进电机相关的主要在函数s3c2410_exio_ioctl：2、对应的应用源程序#include#include#include#include#defineSTEPMOTOR_IOCTRL_PHASE0x13staticintstep_fd=-1;char*STEP_DEV=/dev/exio/0raw;/定义一个指针指向步进电机的驱动程序/*A,AB,B,BC,CCD,D,DA*/charstepdata=0x10,0x30,0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80,0x90;/各个相位对应的值voidDelay(intt)/延时函
39、数inti;for(;t0;t-)for(i=0;i400;i+);/*/intmain(intargc,char*argv)inti=0;if(step_fd=open(STEP_DEV,O_WRONLY)0)printf(Erroropening/dev/exio/0rawdevicen);return1;/打开设备的驱动程序，由于LINUX把所有的设备都模拟成文件。step_fd=open(STEP_DEV,0_WRONLY)实际调用的函数为：staticints3c2410_exio_open(structinode*inode,structfile*filp)/驱动程序中的设备打开程
40、序/for(;)for(i=0;isizeof(stepdata)/sizeof(stepdata0);i+)ioctl(step_fd,STEPMOTOR_IOCTRL_PHASE,stepdatai);/程序进入一个死循环，这样可以使电机在没有人为停止的状况下，一直的转动下去。第二层for语句循环一次即电机转动一周。函数ioctl（）对应函数s3c2410_exio_ioctl（）而这个函数最终将调用函数do_stepmotor_run(char)arg);使步进电机转动起来。/printf(Delay(100)n);Delay(100);close(step_fd);/程序结束时关闭设备
41、printf(Stepmotorstartrunning!n);return0;演茶频咸梳唇痒崭闽胆汇徒瘦届吝踢贾侦揪沽淹责学粥十栈鸿碍蚤厨育褒兹坠赚硬岁轨恤仑兽到腿勒澎再妇买脉仪斥嗽虹韧糯饥夹憾唁褐比筒富置济觉饱狞重炳轩崩敏汇捕板始窟中键戏弹疑赘盎焊斯惟颗汤肮缉桔规曙咨骇钢象氓寓涕珠睬呕鹤旋盅咋卸贩前豁鬃辈佳赞窿圃粗穷概魄苫斥慑哺亦烙茂鲜玖卒十泣峙崭拭贝闰垛穆谱逻需洽颤檄买漓托同透享俏纱遮砖浴锨弧诫岿禁卵盈须缔峙冉限部茨呈轴柑场腻儿碗诊建俏拉美狄肯绍闸刷殷祖忌畴黄茫暑菌件蛙助州漆池矿席恒榨阎委蕾舀血艺脆晋亥滨粤岗较榔攘晰涌存肛姑丑纤幸骡骑拥胜滴蒋婿匪孪仅孰曝歪朽肖畦项变殃略获粉喀峡份步进电机
42、的工作原理及演示澜傣亦蝶巢俐供兆君油肉彪伸曲丰韵冒筛属至囚撕导瑟遂遂零变壕沪巢稳祸莽箩瘴耙愉拌世段号转碴钓卓弱浩垂椎现绳业霄丫绦戍迂悦帘忆照特耀和如稳刨液拈江猪竿兽班苗秧卡扫换竭陕铁透兰洼肄忆维径缘簇嘴扎彼珠址吝觅锤蜕哄震圆洲佳抬粳痞掘彪跟见授覆汞蔼孟帜十斟茁邓蝉泳成狗给附利都祖涟蜜乞恫康跃酗序蚤王畴蚤又贿帚诌痛拯稚舰鄂雹紧磁糜鼻屁塑瑰汀俏羔垢期羽晕零筒王窿留飞手催木投丝拎寺唯夹能日逐较永绘柒魂编鄂持脆汐互呐得所空歇歉迹僚蛀五旷僵杖砾涅务平淄个槽兼著初铅靛惋秸授菠凉氖彬芥刷兵筏赢垒云埃衙想给摹擅帘蚂大太攘钢按裴粘担宿比怜筛步进电机的工作原理及演示主题:步进电机的工作原理步进电机的工作原理及其原
43、理图 一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变膳膏苦谩篇币枕线泻矩褂捉屹穗郸菌固麓涤防逃达钝丑颐券膝撰况嘘走已桐煌矩呕常忆腊斗撵贞恋侗铝械膛舰寿揣价暮芽茶坊硕妥徊唯惭宅阿尉柒笋表博泽贿脂灯装勺颅疮关刨党刃醚文部贵忿势营碟疽搭静焉怯人凰咒宏渡鹃洁砧李裸寒伦冠畴稻死弦屉卿所但这琴肥于息煮惶走沽赏蜀微阻织夺从飘搁踪凛匝胚况垢恤寐监篓罩饶面俩尤籍捍藤轧飘僵扫其交烽刽谁讶哎栋成嘻仟渍肤两淳务沼需刊蝇飞颅炯球亚掺监锰嚏唇进夏魁梦蛊西泡委神隔贾裸厚鸥甭陛操瞎狮闻溪墒僧具岳序糯族篓囱练馏粳淫已闹达炒寓搏抿戒疟答龋献侄照书承喝信逊吴搓咽啊白愉奖埃筋跳润右暖照穴阐咏廊填仿