步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

一、實(shí)驗(yàn)名稱:

步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)訓(xùn)練

二、控制要求

要求實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)三圈，反轉(zhuǎn)三圈，電機(jī)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(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

三、PLCI/O地址分配表

PLC的I/O地址Y0電機(jī)轉(zhuǎn)向輸出點(diǎn)Y1電機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出點(diǎn)連接的外部設(shè)備控制轉(zhuǎn)速點(diǎn)CP控制轉(zhuǎn)向點(diǎn)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(jī)正轉(zhuǎn)的頻率是20赫茲，通過(guò)MOV指令送到D5中，在電機(jī)正傳三圈后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的頻率是40赫茲，通過(guò)MOV指令送到D5中。電機(jī)正轉(zhuǎn)3次，反轉(zhuǎn)2次，再通過(guò)M23得電進(jìn)入正轉(zhuǎn)，重復(fù)上面的循環(huán)，即電機(jī)正轉(zhuǎn)后再反轉(zhuǎn)，M23才得電一次，所以可以加一個(gè)M23控制一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到3時(shí)，再通過(guò)計(jì)數(shù)器的常閉開(kāi)關(guān)把M10線圈斷電，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)停止。

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微機(jī)原理與接口設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速設(shè)計(jì)

專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：10090112

小組成員：周先軍10901239

張賡10901240胡一國(guó)08901312

組別：B5

摘要：本系統(tǒng)是基于STM8系列單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向控制器。該系統(tǒng)采用STM8S103F3P6單片機(jī)作為主控制器，運(yùn)用L298全橋驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)搖桿、按鍵控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且通過(guò)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(jìn)電機(jī)，具有控制精度高，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩大等特點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中有廣泛的運(yùn)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(jī)通過(guò)AD讀取搖桿控制信號(hào)，實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有較高的通用性和應(yīng)用推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：控制

單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路正反轉(zhuǎn)搖桿四相步進(jìn)電機(jī)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(jī)。8086是Inter系列的16位微處理器，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。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(chǔ)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(jī)。STM8是意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的8位單片機(jī)，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(jí)控制定時(shí)器可帶死區(qū)控制PWM、以及SPI、I2C等接口。整體性能優(yōu)越，價(jià)格便宜，周邊電路簡(jiǎn)單。綜上對(duì)比，選擇方案二。

1.2驅(qū)動(dòng)電路方案

方案一：采用ULN201*達(dá)林頓管陣列控制電機(jī)。ULN201*是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)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(dá)500mA。但系統(tǒng)采用通用四線四相步進(jìn)電機(jī)，需要兩路同時(shí)灌、輸電流，該驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)只能滿足5線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，不符合要求。

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

1.3控制信號(hào)采集

方案一：通過(guò)按鍵輸入，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速加減。有液晶屏幕輔助顯示設(shè)定電機(jī)方案二：通過(guò)PS2搖桿和MMA7361加速度傳感器產(chǎn)生欲控制的信號(hào)，通過(guò)單對(duì)比兩種方案，方案二操作更加方便直觀，用戶體驗(yàn)樂(lè)趣強(qiáng)，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速信息。

片機(jī)的AD采樣進(jìn)行信號(hào)采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因此采用方案二。1.4電源供電電路

本系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)供電7.2V,單片機(jī)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(guò)開(kāi)關(guān)電源芯片TPS54331降壓到5V，為單片機(jī)控制板供電；采用LM1117-3V3線性電源芯片降壓到3.3V，為單片機(jī)和傳感器供電。1.5系統(tǒng)組成框圖

圖1.5

二、硬件設(shè)計(jì)

2.1、驅(qū)動(dòng)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(jì)

整個(gè)系統(tǒng)軟件分為AD信號(hào)采集和電機(jī)信號(hào)輸出兩個(gè)部分。采集信號(hào)的AD值與程序設(shè)定的中值范圍（AD0-AD1）進(jìn)行比較。小于AD0，輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)；大于AD1，輸出正轉(zhuǎn)信號(hào)。實(shí)際AD值與中間值差值，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)頻率，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。（附錄1）

開(kāi)始初始化While(1)AD采樣

AD=中間值停止4.2電機(jī)控制信號(hào)測(cè)試

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

4.3測(cè)試結(jié)果分析

連接好個(gè)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(shí)，電機(jī)停止；往左搖動(dòng)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，往右搖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)。而且搖動(dòng)幅度越大，轉(zhuǎn)速越快。使用加速度，將傳感器平放，電機(jī)停止；向左傾斜，電機(jī)反轉(zhuǎn)；向右傾斜，電機(jī)正轉(zhuǎn)；傾斜角度越大，轉(zhuǎn)速越快。經(jīng)過(guò)以上測(cè)試，該系統(tǒng)比較好完成了題目的設(shè)計(jì)要求。

五、總結(jié)

本設(shè)計(jì)較完滿的完成了題目的基本要求。采用STM8單片機(jī)，運(yùn)用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序；運(yùn)用AltiumDesigner設(shè)計(jì)PCB電路，通過(guò)打印、轉(zhuǎn)印、腐蝕、鉆孔等工序制作腐蝕電路板；通過(guò)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(jì)周邊電路。傳感器部分使用PS2搖桿和加速度傳感器，使得實(shí)際操控有很多的樂(lè)趣。通過(guò)本設(shè)計(jì)，很好的了解了電路板的設(shè)計(jì)制作過(guò)程，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的合作精神。通過(guò)測(cè)試，成功實(shí)現(xiàn)了四線步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制。

附件1

/**微機(jī)原理與接口設(shè)計(jì)B5LED流水燈（步進(jìn)電機(jī)）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(kāi)中斷printf("\\r\\nprintfisOK");while(1){

AD=Get_ADC1_Value(3);//*25000L/512L;3.3V對(duì)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(shí)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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