1、步进电机 28BYJ48 型四相八拍电机，电压为 DC5VDC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信 号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角） 。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。 四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。 。 。 ） ，双（双相绕组通电）四拍（AB-BC- CD-DA-AB-。 。 。 ） ，八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 。 。 ）前不久弄到一只 28BYJ48 型步进电机，没有资
2、料，从网上查找，搜到一些资料，但按照网上介绍的程序实验，都没有成功。后来根据资料的原理部分，试着自己编写了一段程序，经过多次实验调试，终于成功了。哈哈，收获不小！步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行设备。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时我们可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。28BYJ48 型步进电机是四相八拍电机，电压为 DC5VDC12V。当对步进电机按一定顺序施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。
3、每一个脉冲信号使得步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB），四相八拍（ A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）。本例是使用四相八拍驱动方式实现的。下面是我写的 C 语言控制程序实现 28BYJ48 型步进电机正转五圈然后倒转五圈的效果：/*/* 标题: 步进电机正反转演示程序 */* 文件: 步进电机正反转演示.C */* 日期: 2011-3-13
4、*/* 环境: 使用自制单片机最小系统板测试通过 */*/* 描述: 28BYJ-48 步进电机正反转控制 */* 电机使用端口：P1.0、P1.1、P1.2 、P1.3 */* 单双八拍工作方式：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA */*#include #include /*正向旋转相序表*unsigned char code FFW8=0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09;/*反向旋转相序表* unsigned char code REV8=0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08;/*延时子程序* vo
5、id delay(unsigned int t) unsigned int k;while(t-)for(k=0; k125; k+)/*步进电机正转* void motor_ffw(unsigned int n)unsigned char i;unsigned int j;for (j=0; j8*64*n; j+)for (i=0; i8; i+)P1 = FFWi;delay(1);/*步进电机反转* void motor_rev(unsigned int n)unsigned char i;unsigned int j;for (j=0; j8*64*n; j+)for (i=0; i
6、8; i+)P1 = REVi;delay(1);/*主程序*main() while(1) motor_ffw(5); /电机正转 5 圈delay(1000);motor_rev(5); /电机反转 5 圈delay(1000); 5V 5 线 4 相 步进角 5.625 减速比 1/64。1、基于单片机的步进电机的控制 初步了解步进电机的分类、工作原理，重点掌握反应式步进电机的工作特点及常见的驱动电路。了解步进电机在实际生活的应用。选用 51 系列单片机，在单片机的作用下实现对步进电机的简单控制：电机的正转、反转、制动三种状态的任意切换，电机加减速的控制。 1、 步进电机的工作原理步进电
7、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。目前常用的步进电机有 3 类：反应式步进电动机（VR） 、永磁式步进电动机（PM）和混合式步进电动机（HB） 。现以反应式三相步进电机为例说明其工作原理，定子铁芯上有六个形状相同的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为 60o。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个绕组，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地布满了小齿。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 2 整除，但某一项绕组通电，而转子可自由旋转时，该相两个大齿下的各个
8、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，而其他两相的各个大齿下的小齿必定和转子的小齿分别错开 1/3 的齿距，开成 “齿错位” ，从而形成电磁引力使电动机连续地转动下去。永磁式步进电动机和混合式步进电动机的绕组电流要求正、反向流动，故驱动电路一般要做成双极性驱动。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方
9、向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。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，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点
10、1。3、基于单片机的控制采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。由于单片机的强大功能，还可设计大量的外围电路，键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。环形分配器其功能由单片机系统实现，采用软件编程的办法实现脉冲的分配。本方案有以下优点：(1)单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；(2
11、)用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，大大提高了接口电路的灵活性和通用性；(3)单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，大大提高系统的交互性 5。基于以上优点，本次设计采用基于单片机的控制方案。2.1 步进电机的分类步进电动机的种类很多，从广义上讲，步进电机的类型分为机械式、电磁式和组合式三大类型。按结构特点电磁式步进电机可分为反应式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大类；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。目前使用最为广泛的为反应式和混合式步进电机 7。(1)反应式步进电机(Variable Reluct
12、ance，简称 VR)反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本低，步距角可以做得很小，但动态性能较差。反应式步进电机有单段式和多段式两种类型；(2)永磁式步进电机(Permanent Magnet ，简称 PM)永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。转子的极数和定子的极数相同，所以一般步距角比较大。它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小(相比反应式)，但启动运行频率较低，还需要正负脉冲供电；(3)混合式步进电机(Hybrid，简称 HB)混合式步进电机综合了反应式和永 磁式两者的优点。混合式与传统的反应式相比，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、噪声低、低频振动小。这种电动机最初是作为一种低速驱动用的交流同步机设计的，后来发现如果各相绕组通以脉冲电流，这种电动机也能做步进增量运动。由于能够开环运行以及控制系统比较简单，因此这种电机在工业领域中得到广泛应用。由于本设计的设计目的更注重整个系统的有机结合，所以只采用反应式步进电机 7。
