步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本原理實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)要求
1、 編制程序，利用單片機(jī)P1口產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖信號（四相單四拍、四相雙四拍、四相八拍）。
2、 編制程序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自鎖功能。
3、 編制程序，演示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角。
二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、 了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。
2、 掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法。
3、 掌握外部開關(guān)數(shù)據(jù)的讀入方法。
三、實(shí)驗(yàn)電路及連線
圖4—1
1．機(jī)電平臺的選擇開關(guān)打在步進(jìn)電機(jī)位置。
2．實(shí)驗(yàn)板上的K0～K3 控制運(yùn)行方式（初始K5~K0全置‘0’）。
3．實(shí)驗(yàn)板上P10～P13內(nèi)部已接機(jī)電平臺步進(jìn)電機(jī)的A、B、C、D。
4．開關(guān)部分的電原理圖見實(shí)驗(yàn)板的有關(guān)說明。
四、實(shí)驗(yàn)說明
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是工業(yè)過程控制和儀表中一種能夠快速啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)的執(zhí)行元件。其功用是將電脈沖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電脈沖信號控制的，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量或線位移量與脈沖數(shù)成正比，每給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度（步距角）或前進(jìn)/倒退一步。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度由輸入的電脈沖數(shù)確定，所以，也有人稱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為一個(gè)數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器。
當(dāng)某一相繞阻通電時(shí)，對應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，這時(shí)，如果定子和轉(zhuǎn)子的小齒沒有對齊，在磁場的作用下，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的齒相互對齊，由此可見，錯(cuò)齒是促使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因。
四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以四相單四拍、四相雙四拍、四相八拍方式工作時(shí)的脈沖分配表如表1，表2和表3表1 四相單四拍脈沖分配表 表2 四相雙四拍脈沖分配表 表3 四相八拍脈沖分配表 如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每一相均停止通電，則電機(jī)處于自由狀態(tài)；若某一相一直通直流電時(shí)，則電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)脈沖控制的角位移的終點(diǎn)位置上，這樣，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)停止時(shí)轉(zhuǎn)子定位。這就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的自鎖功能。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)處于自鎖時(shí)，若用手旋轉(zhuǎn)它，感覺很難轉(zhuǎn)動(dòng)。 本實(shí)驗(yàn)用撥動(dòng)開關(guān)K0～K3來確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式（表4）。 表4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式（X代表任意邏輯）
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "main.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
/******************************************/
/*
sfr P1ASF = 0x9D;
sfr ADC_CONTR = 0xBC;
sfr ADC_RES = 0xBD;
sfr ADC_RESL = 0xBE;
// 7 6 5 4 3 2 1 0 Reset Value
//sfr ADC_CONTR = 0xBC; ADC_POWER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0 0000,0000 //AD ×a»»¿ØÖƼÄ′æÆ÷
#define ADC_OFF() ADC_CONTR = 0
#define ADC_ON (1 << 7)
#define ADC_90T (3 << 5)
#define ADC_180T (2 << 5)
#define ADC_360T (1 << 5)
#define ADC_540T 0
#define ADC_FLAG (1 << 4)
#define ADC_START (1 << 3)
#define ADC_CH0 0
#define ADC_CH1 1
#define ADC_CH2 2
#define ADC_CH3 3
#define ADC_CH4 4
#define ADC_CH5 5
#define ADC_CH6 6
#define ADC_CH7 7
*/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar KEY,TC,BPC;
/**********************************************/
void Delay_Us(void)
{_nop_(); _nop_();}
sfr ISP_CONTR = 0xC7;
void ResetKey_Download()
{
if ((PCON & 0x10) == 0)
{
PCON = PCON | 0x10;
ISP_CONTR = 0x60;
}
else
{
PCON = PCON & 0xef;
}
}
//---------------------
uint8_t KEY_Input(void)
{
uint8_t buffer;
DATA=0xff;
IN_EN();
Delay_Us();
Delay_Us();
buffer=DATA;
IN_NEN();
return buffer;
}
// ¶Ë¿ú 3õ ê1»ˉ
void Init(void)
{
IN_NEN();
DATA=0; // P0
LED_DATA_EN();
LED_DATA_NEN();
P3=0XFF; //
P1=0XFF; //
P2=0X00;
}
/*******************************/
void MCU_Init(void)
{
TMOD=0x11;
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TH1=0xEE; //5ms (11.0592M)
TL1=0x00;
TR1=1;
}
/*******************************/
//*ËÄÏàËÄÅÄ
void D4P4()
{
BPC++;
if (BPC==0x05) BPC=0x01;
switch(BPC)
{ case 0x01: BA=1;BB=0;BC=0;BD=0;break;
case 0x02:BA=0;BB=1;BC=0;BD=0;break;
case 0x03:BA=0;BB=0;BC=1;BD=0;break;
case 0x04:BA=0;BB=0;BC=0;BD=1;break;
default: BPC=0x0;
}
}
/*******************************/
//*ËÄÏàË«ËÄÅÄ
void D4SP4()
{
BPC++;
if (BPC==0x05) BPC=0x01;
switch(BPC)
{ case 0x01: BA=1;BB=1;BC=0;BD=0;break;
case 0x02:BA=0;BB=1;BC=1;BD=0;break;
case 0x03:BA=0;BB=0;BC=1;BD=1;break;
case 0x04:BA=1;BB=0;BC=0;BD=1;break;
default: BPC=0x0;
}
}
//*ËÄÏà°ËÅÄ
void D4P8()
{
BPC++;
if (BPC==0x09) BPC=0x01;
switch(BPC)
{ case 0x01:BA=1;BB=0;BC=0;BD=0;break;
case 0x02:BA=1;BB=1;BC=0;BD=0;break;
case 0x03:BA=0;BB=1;BC=0;BD=0;break;
case 0x04:BA=0;BB=1;BC=1;BD=0;break;
case 0x05:BA=0;BB=0;BC=1;BD=0;break;
case 0x06:BA=0;BB=0;BC=1;BD=1;break;
case 0x07:BA=0;BB=0;BC=0;BD=1;break;
case 0x08:BA=1;BB=0;BC=0;BD=1;break;
default: BPC=0x0;
}
}
//
void LOCK()
{ BA=1;BB=0;BC=0;BD=0;}
/******************************/
void Timer1_ISR(void)interrupt 3 //f=5ms
{ TR1=0 ;
TH1=0xEE;
TL1=0x00;
TC++;
if (TC==50)
{ TC=0x00;
switch(KEY)
{ case 0x01:D4P4();break; //K0=1 ;
case 0x02:D4SP4();break; //K1=1
case 0x04:D4P8();break; //K2=1
default:LOCK();
}
}
TR1=1;
}
void main(void)
{ResetKey_Download();
BPC=0x00;
Init();
MCU_Init();
while(1)
{
KEY=KEY_Input();
}
}
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