步进电机实训报告
系统硬件设计
2010/2011学年第1学期专用周实训报告
课程名称：可编程控制器专用周
班级：计算机控制0901
姓名：齐珊
教学周数： 1 周
指导教师：吴洋、吴刚
目录
一、课题题目及要求
设计并制作一个基于32×32点阵LED模块的书写显示屏，其系统结构如图1-1所示。在控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的LED是否点亮至人眼可见的显示状态，从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。
图1-1 LED点阵书写显示屏系统结构示意图
设计的最终要求是：在点亮功能下当光笔接触屏上某点LED时，能即时点亮该LED；在划亮功能下当光笔快速划过时，能同步点亮划过的各LED，其速度要求2S内能划过并点亮40点LED；在反显功能下能对屏上显示的信息实现反向显示；在屏幕擦除功能下能实现对屏上所显示信息整屏擦除；在笔画擦除功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画；在连写多字功能下，能结合自选的擦除方式，在30S内以划亮方式写出四个汉字且存入机内；在对象拖移功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移，先用光笔以划亮方式在屏上圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置；当光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度；当光笔连续未接触屏面的时间超过1-5MIN 时，自动关闭屏上显示，并使系统进入休眠模式。
二、实训目的
1、运用Proteus中电子线路设计与仿真（了解电路分析、模拟电子技术和数字电
子技术）
2、熟练掌握电子线路设计与仿真的一般流程
3、进一步熟练Proteus电路仿真工具和Keil仿真软件进行系统联调
4、能够学会使用可编程控制器等其它应用系统的编程方法
5、熟练在Keil软件中熟练输入、设置、调试、排除错误、修改及调试程序的方法
6、对给定题目能进行系统设计，能画出硬件原理图及软件流程图
7、掌握识别元器件类型、引脚的极性、实物引脚排列方向
8、掌握焊接元器件的方法，学会规划、合理布局焊接路电路板方法
9、能进行电路板的焊接，并能检查存在的问题
10、掌握简单产品的开发流程和详细的设计过程。
11、提高和培养创新能力和团队协作能力
12、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力，
为后续课程的学习打下基础
三、设计过程
1、系统整体设计
根据课题要求，LED点阵书写显示屏由主控模块，按键电路、LED点阵模块、光笔电路及LED点阵驱动显示等部分组成。系统框图如图2-1所示：
图2-1系统框图
2、核心控制模块的的设计
核心控制模块是系统的大脑，控制着系统的所有输入输出、计算、判断与决策。“LED点阵书写显示屏”检测精度要求高且数据存储容量大，选择适合的控制模块，能确保其快速是实现稳定及达到
系统要求的基本条件。使用STC系列单片机，该系列单片机是高集成单片机，功能和性能都要比51系列强大很多。比如STC11F32是1T单片机，速度是AT89S51的12倍。而且内部集成了内置振荡器和复位，EEPROM、ADC、PWM、四态I/O接口。
3、光笔设计
光笔设计的关键是选择合适的传感器件，具有很高的灵敏度和一定的响应时间的传感器才能完成系统的要求及功能。
方案一：采用光敏二极管，与光敏电阻相比有较好的高频特性，具有一定的可靠性，功耗低.相比于光敏电阻而言灵敏度较差，需要较高倍数的放大器才能实现精准识别的效果。
方案二：采用光敏三极管，其工作原理与光敏二极管相似。但光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。所以其灵敏度更高，响应时间快。
基于以上分析，我们采用光敏三极管作为光笔的检测部件。
4、显示方案的设计
采用LCD液晶显示器。LCD有明显的优点：微功耗、尺寸小，超薄轻巧、显示信息量大、字迹清晰、美观、视觉舒适。使整个控制系统更加人性化。采用LCM301液晶显示器，其是串行口显示，所需I/O口较少，节省了资源，焊接电路时也较为方便。
5、点阵显示模式设计
将点阵的驱动电源分为两路，一路为正常电压，另一路通过硬件电路调节恰好能使点阵处于微亮状态。结合软件实现点阵的显示模式的改变。这样节省了资源的同时，也节约了时间。
三、系统硬件设计
1光笔的设计
光笔用光电三极管3DU33型光敏三极管检测点阵屏发光的强弱变化电压信号，LM393为比较器。由于点阵的光强相对较弱，通过光电三极管的电流很小，通过串接硅二极管来提升光电三极管发射极电压，方便后级比较器作业，便于单片机检测信号。光笔原理图如下图3-1所示：
图3-1光笔原理图
在一空的笔壳内，将光敏三极管放置在笔壳底端，光敏三极管的引脚从一个与其直径等宽的空管引出至空管的顶部，并在其中一引脚中接一弹片，在接近的地方用铜片贯穿空管且正好卡在笔管的内部。与此同时，用一弹簧套在空管外部，并将其底不固定，这样，当笔管在点阵屏上上下抖动时，内部光敏三极管就能很好的检测了。其结构如图3-2所示：
图3-2光笔的结构图
2 32×32LED点阵的连接
经分析要想得到32×32的点阵需要用16个共阳型8×8点阵（其引脚图如图3-3所示）来构建。
其方法是将点阵对应的行线和列线分别进行连接，使每一条行线引脚接一行32个LED，列线也相同。
图3-3LED点阵
3 32×32LED点阵的驱动控制电路
32×32 LED点阵的行信息控制用2片74HC154，构成5—32译码器，单片机口线控制其译码输出。列的微亮扫描、点亮也分别用2片74HC154，4个片选分别单独控制，微亮扫描（2.5V）、点亮（5V）电源分别通过三极管构成的开关加到点阵的列控制端。由于整屏显示是1024个灯循环亮，为提高显示亮度，限流电阻取51欧姆（取消也可以，但为了防止制作调试过程中烧坏LED灯，不取消为好），电路如图3-4所示。
微亮扫描时流过LED的电流为：（2.5-1.8）/51=13.7mA
点亮点阵时流过LED的电流为：（5-1.8）/51=62.7mA
流过LED电流虽然比较大，但时间很短，因此不会烧坏LED灯。
图3-4LED驱动电路
4显示电路部分功能及原理
为了满足系统在工作时能准确显示光笔对应亮点所处的行列坐标值，我们采用型号为LCM103的液晶显示器显示。LCM103为10位多功能通用型8段式液晶显示模块，内含看门狗时钟发生器2种频率的蜂鸣驱动电路内置显示RAM，可显示任意字段笔画划3-4线串行接口可与任何单片机接口。其接口应用模块如图3-5所示：引脚排列图如表3-1所示。
图3-5 LCD 接口应用模块
表3-1 LED 接口引脚排列图
5键盘的使用及设计
键盘是使用比较简单的独立式键盘，而且具有发光二极管指示功能模块。在程序中采用中断扫描的方式，在没有键操作时CPU 执行正常程序，只在有键操作时才处理键盘程序。其电路如图3-6所示：
引脚 符号 说明
输入/输
出 1 VDD 正电源，必须接！
输入 2 VLCD LCD 屏工作电压调整，可调整视角对比度，必须
接！。
输入
3 /INT WDT/定时器输出,集电极开路输出，不用可不接。 输出
4 LED 不用 输入
5 BZ 压电陶瓷蜂鸣片驱动 +极 输出
6 /BZ 压电陶瓷蜂鸣片驱动 －极 输出
7 /CS 模块片选,内部上拉，必须接！ 输入
8 /RD 模块数据读出控制线，内部上拉 输入
9 /WR 模块数据/指令写入控制线,内部上拉，必须接！ 输入 10 DATA 数据输入/输出,内部上拉，必须接！ 输入/输
出
11
VSS 负电源,接地线，必须接！
图3-6独立式键盘电路图
按键功能：
按键一：实现点亮等功能；
按键二：修改休眠时间；
按键三：实现多姿连写时的保存与回放；
按键四：实现整屏擦除于休眠唤醒
6光照的检测与控制
经分析，想要实现当环境光强改变时能自动连续调节屏上显示亮度的要求，其关键是对点阵周围环境光照的检测与控制。我们通过硬件电路很好的完成了对光照的检测。基本原理是用LM358与光敏电阻够成一恒流源并于三极管的基极连接，当光敏电阻因光强的变化而改变其自身阻值时，三极管的基极电压也会随着变化。与其集电极连接的发光二极管的亮度也会伴随着改变，以此判断周围光强的变化。电路如图3-7所示：
。
图3-7光照检测
四、系统软件设计
1主程序设计
主程序包括系统初始化，点阵扫描控制，液晶显示，以及“反显”、“擦除”等功能下数据处理程序，流程图如图4-1所示。其中点阵扫描控制程序，微亮扫描控制由单片机口控制对以译码器的片选和地址输入，使点阵按行列有规律地循环点亮，由图3-3知点亮显示的列控制信息译码地址与微亮连接在一起，控制点亮的工作过程是通过判断点阵显示缓冲内容对应位的信息，控制其片选，当需要点亮时，控制片选有效，反之，控制片选无效，利用微亮扫描过程实现点亮控制。
图4-1主程序框图
2外中断0服务程序（坐标检测）
外中断0是作为光笔的检测使用，由图3-2知，光笔碰触显示屏过程中，遇到发光点输出翻转的跳变信号，送给单片机中断，作为中断的触发信号，由于中断程序优先执行，打断微亮扫描过程，在中断服务程序中根据此时的行列扫描的序号，就可判断光点的坐标，进而为其他功能的实现提供依据，流程图如图4-2所示
图4-2中断程序框图3.外中断1服务程序（按键处理）
外中断1为按键操作处理程序，如图4-3所示：
图4-3外中断1服务程序框图
4．LCM103驱动程序设计
LCM103采用的是串行接口，所有数据都是在脉冲的作用下一位一位按顺序写入模块内部，由时序图知数据线上信息是在脉冲上升沿写入。写命令的数据格式是12位，单个写数据的格式是13位，写数据也可以连续写，由于每个字位占用内部3个RAM空间存放字段码，因此写数据采用连续写方式比较好。在数据连续写格式中，前面9位为模式位和模块内部RAM的起始地址，后面数据格式是每3位加1个0，取三个一组构成一个字位的信息，也是12位，这样就可以将所有写操作（命令和数据）分为写9位信息和写12位信息两个功能程序。
显示示字段的排列方式与LED数码管一致，每位字段编码由8段构成，占用连续的3个地址空间，但在写入格式中每个数据是4位，编写字符的字段码时要给每个数据后加0，0~9显示字符的字段码如表4-1所示。
表4-1 0~9显示字符的字段码
字符
二进制
十六进制D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3
0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 86EH
1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 820H
2 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 8CAH
3 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 8E2H
4 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 8A4H
5 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0e6H
6 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0EEH
7 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 860H
8 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 8EEH
9 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 8E6H
地址低→高
在写数据送显示之前，先按照初始化步骤进行初始化，然后写数据，程序见附录。
六、总结
短短的一周可编程控制器专用周已经接近尾声，在这一周中，我们按给定的题目进行设计。综合运用所学的电路设计的基本知识，包括数字电子技术、模拟电子技术、可编程控制器和单片机控制原理、Proteus电子线路仿真等知识，实现对电机的控制。通过本次实训使我掌握了电子线路设计与仿真的一般过程，进一步理解Proteus电子线路仿真软件等相关知识，但最重要的是将理论的知识，虚拟的设计转化成实实在在实物，是我掌握了简单产品开发的设计流程与方法，真正做到了把理论与实际接合在一起；做到兴趣与知识与实际的结合；为我以后走向工岗位作打下坚实的基础。
并且，在这次实训中，我们分组作业，提高了同学间的合作能力，锻炼了我
们互帮互助的品行，并且增进了相互之间的友谊。但我们的作品还有许多需要改进的地方，例如电路搭建不够美观，功能设计部完全等，希望在以后的工作中，我们能改进这些不足，做出更完美的作品。
参考书目：
附录：系统程序
步进电动机概念及其工作原理
步进电动机概念及其工作原理 步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，仍而使电动机的转速—转矩特性会好些，步距角亦小。但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，目前多用3～6相的步进电动机。由于步进电动机的转速随着输入脉冲频率变化而变化，调速范围很广，灵敏度高，输出转角能够控制，而且输出精度较高，又能实现同步控制，所以广泛地使用在开环系统中，也还可用在一般通用机床上，提高进给机构的自动化水平。步进电动机按其工作原理来分，主要
有磁电式和反应式两大类，这里只介绍常用的反应式步进电动机的工作原理，现用下图的步进电动机的简化图来加以说明。 在电动机定子上有A、B、C三对磁极，磁极上绕有线圈，分别称之为A相、B 相和C相，而转子则是一个带齿的铁心，这种步进电动机称之为三相步进电动机。如果在线圈中通以直流电，就会产生磁场，当A、B、C三个磁极的线圈依次轮流通电，则A、B、C三对磁极就依次轮流产生磁场吸引转子转动。首先有一相线圈(设为A相)通电，则转子1、3两齿被磁极A吸住，转子就停留在图5—5a的位置上。然后，A相断电，6相通电，则磁极A的磁场消失磁极B产生了磁场，磁极召的磁场把离它最近的2、4两齿吸引过去，停止在图b的位置上，这时转子逆时针转了30°。再接下去B相断电，C相通电。根据同样道理，转子又逆时针转了30°，停止在图c的位置上。若再A相通电，C相断开，那么转子再逆转30°，使磁极A的磁场把2、4两个齿吸住。定子各相轮流通电一次转子转过一个齿。这样按A→B→C→A→B→C→A→…次序轮流通电，步进电动机就一步一步地按逆时针方向旋转。通电线圈每转换一次，步进电动机旋转30°，我们把步进电动机每步转过的角度称之为步距角。如果把步进电动机通电线圈转换的次序倒过来换成A→C→B→A→C→B→…的顺序，则步进电动机将按顺时针方向旋转，所以要改变步进电动机的旋转方向可以在仸何一相通电时进行。 步进电动机
《机电传动控制与PLC技术》---实验教学大纲
《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲 课程名称 机电传动控制与PLC技术 课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性 专业选修课 适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业 课程性质 非独立设置的实验课程 先修课程 电机学、电机与拖动、工厂供电等 一、课程简介 本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设 备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与 联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。 二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识 培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯 为将来从事生产和科学实验打 下必要的基础。 三、实验方式及基本要求 电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要 求完成规定的实验项目。 要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现 象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能 阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系 统。 四、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描 画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备
步进电机控制实验
步进电机控制实验 一、实验目的： 了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。 二、实验容： 编写并调试出一个实验程序按下图所示控制步进电机旋转： 三、工作原理： 步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杠把角度变为直线位移，也可以用步进电机带螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。 步进电机实际上是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图所示。从图中可以看出，电机的定子上有六个等分磁极，A、A′、B、B′、C、C ′，相邻的两个磁极之间夹角为60o，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布的圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。 当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。 三相步进电机结构示意图 例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0
步进电机基本知识
步进电机基本知识(2009-01-08 13:51:30) 1、步进电机：是一种将电脉冲转化为角位移或线位移的执行机构。其特点是没有积累误差（精度为100%），广泛应用于各种开环控制。 2、步进电机分类：永磁式（PM），反应式（VR），混合式（HB）。 3、保持转矩：是指步进电机通电，但没有转动时，定子锁住转子的力矩。 4、精度：为步进角的3～5%，且不累积。 5、细分驱动器：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的运转的。细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。对于2，4相电机，细分后的步距角等于电机的整步步距角除以细分数。对于3相反应式电机，细分后的步距角等于电机的半步步距角除以细分数。 6、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°，整步工作时为1.8°）此步距角为电机固有步距角。 7、相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 8、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。 9、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、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。 10、最大空载运行频率：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。 11、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。 12、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。方向由导电顺序决定。控制步进脉冲信号的频率，可以对电机进行精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机进行精确定位。
13、步进电机驱动器：是把计算机控制系统提供的弱信号放大为步进电机能够接受的强电流信号。 14、拍数：是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。指电机转过一个齿距角所需脉冲数。 15、脱机信号free：此信号为选用信号，并不是必须要用的，只有在一些特殊情况下使用，此端为低电平有效，这时电机处于无力矩状态；此端为高电平或悬空不接时此功能无效，电机可正常运行，此功能若用户不采用，只需将此端悬空即可。 16、CP脉冲宽度一般要求不小于2us。 17、CP电平方式：对于共阳接法的驱动器要求为负脉冲方式，脉冲状态为低电平，无脉冲时为高电平；对于共阴接法的驱动器要求为正脉冲方式，脉冲状态为高电平，无脉冲时为低电平。 18、dir信号：一定要在电机降速停止后再换向。 19、步进电机在启动时，必须有升速过程；在停止时必须有降速过程，一般来说升速过程和降速过程规律相同。特例：步进电机运行速度不超过突跳频率，这时不存在升降速问题。 20、自动半电流功能：驱动机在步进脉冲信号停止施加2S左右，会自动进入半电流状态，这时电机相电流为运行时的一半，以减少功耗和保护电机。 21、细分优点：完全消除了电机的低频振荡。 22、步进电机的工作性能在很大程度上取决于所使用的驱动电路的类型和参数。 23、常用的有两相，四相混合式步进电机。 24、电机是有内阻的感性负载。 25、步进电机驱动方式：恒压，恒流，恒流斩波，使同样电机输出更大速度和功率。 26、步进电机启动：A、低初速度，低加速度阶段
步进电机实习报告
步进电机控制 摘要： 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步进电机件。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，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，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。 关键词：AT89C51芯片；L298驱动；数码管；步进电机 1 引言 单片机的应用正在不断深入和创新，作为一门我们专业相当重要的专业课程，同时带动着传统控制检测日新月异的更新。此次设计利用单片机芯片作为核心部件进行调试与创新，其中对步进电机背景于现状，系统硬件设计，软件设计及其仿真调试过程都做了介绍，是我对步进电机的院里有了深入的了解，也对单片机的设计研发过程以及知识的学习都有了很深的体会和提高。 本控制系统的设计采用单片机芯片控制，通过人为按动各开关实现步进电机的开关，另外还增加了正转、反转、加速、减速的功能。 2 总体设计方案 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步进电机件。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、电子及计算机等许多专业知识。 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
全的有关步进电机的基础知识
第一步：步进电机的保持转矩，相当于传统电机所说的“功率”。当然，他们有着本质的区别。步进电机的物理结构，完全不同于普通的交、直流电机，它的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小，来选择哪种型号的步进电机。大致来说，扭力在0.8n.m以下的，一般选择28、35、39、42；扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几N.m或更大的情况下，就应当选择转矩更大的75、85、86、90、110、130等规格的步进电机。同时，我们还应考虑电机的转速。因为，电机的输出转矩，与转速成反比关系。就是说，步进电机在低速（每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大），在高速旋转状态的转矩就很小了。当然，有些工作环境需要高速电机，就要对步进电机的线圈电阻、电感等指标进行综合权衡。选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。 第二步：步进电机空载启动频率，一般称为“空起频率”。这是选购步进电机很重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右或更高。最好选择反应式或永磁式步进电机，这些电机的“空起频率”都比较高。 第三步：步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。大多数场合，使用两相、三相、五相混合式步进电机的比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是很实用的。
第四步：防水防腐型步进电机能够防水、防油，适用于某些特殊场合。例如水下机器人，就需要放水电机。75BYG系列步进电机大多具有防水结构。对于特种用途的电机，就要针对性选择了。 第五步：特殊规格的步进电机，通常需要和生产厂家沟通，在技术允许的范围内，加工订做。例如，出轴的直径、长短、伸出方向等。 No2．步进电机的噪音控制方法 步进电机的运转难免会有很大的噪音，在工厂这些噪音其实不算什么，工厂里多的是机械，各式各样的，一起运转，那么多的噪音，就好像在开一场演唱会，只是是我们听不懂的，很刺耳的。 噪音大听不到不要紧，但是在工厂里面的操作工难免就要遭罪了，操作工之间讲话都是问题，不用吼得是听不到了，久而久之，他们的听觉也会有一点受到影响。那该如何减少这些机器的噪声呢？ 第一，可以通过改变减速比等机械传动避开共振区； 第二，可以采用带有细分功能的驱动器； 第三，可以换成步距角更小的步进电机； 第四，可以换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声； 第五，可以在电机轴上加磁性阻尼器。 步进电机高速不能直接使用普通的交直流电源，需要专用的伺服控制器，应注意以下特点：
中走丝培训教材
工模部员工培训教材科瑞自动化技术（深圳）有限公司 中走丝培训教材 1 中走丝的基本结构 1.1 机床直观图片 图1.1 机身 图1.2 操作面板图1.3 工作台
1.2 中走丝机床主要由：机械部分、脉冲电源、控制器三部分组成。 1.2.1 机械部分主要由：床身、工作台、线架、锥度装置、运丝机构、工作液、夹 具附件、防水罩等部件组成。 1.2.2 脉冲电源主要由：直流电源、振荡级、前置放大级、功率放大级和取样电路。 1.2.3 控制器由：电柜电源控制、操作面板控制、运丝启停控制。 2 中走丝的基本知识 2.1 中走丝的其它名称：苏三光中走丝、宝玛中走丝。 2.2 中走丝的分类：一般可以按机床的控制方式、脉冲电源的形式。 2.2.1 控制方式：数字程序控制或微机控制机床。 2.2.2 脉冲电源的形式：分组脉冲电源及自适控制电源机床 2.3 中走丝的加工原理：利用工具电极（电极丝）和工件间施加电压，在一定的工作 液介质中，到达一定的放电间隙击穿而产生火花放电的一种工艺方法。其加工 原理图2.1所示： 图2.1 1—工作液箱2—储丝筒3—电极丝4—供液管5—导电块 6 工件7—夹具8—脉冲电源9—工作台拖板 2.4 电极丝的类型及规格： 2.4.1 电极丝类型有：钼丝、钨丝两种 2.4.2 直径规格有：￠0.03mm、￠0.15mm、￠0.18mm、￠0.2mm 2.4.3 最常用的钼丝直径规格为：￠0.18mm 3 加工特点 3.1 该机床性能优越、操作方便简单易懂，同时刚性好、切削力小、承载量大、运 动平稳、操作安全可靠。
3.2 该机床适合加工高硬度、高韧性的导电金属模具，样板及形状复杂的零件，特 别适合加工冷冲模、挤压模、塑料模、滚齿刀、精密零件（包括锥度、等锥、 不等锥、上下异形等复杂面）及大载荷和大厚度的大型模具。 3.3 最大切割厚度：500mm 3.4 最大生产效率：440C淬火件厚度40mm时, >1002 mm/min 3.5 最佳表面粗糙度：440C淬火件厚度40mm时一次切割， Ra<2.5um 440C淬火件厚度40mm时多次切割， Ra<1.5um 3.6 加工精度： 440C淬火件厚度40mm时 圆柱：￠12.0mm 圆度：< 0.015mm 圆锥：￠12.0mm 锥度：< 0.04mm 3.7 工作台移动误差：0.005mm 3.8 工作台移动重复定位精度：0.002mm 3.9 工作台移动定位精度：纵向 < 0.015mm ；横向 < 0.015mm 4 操作与学习流程 4.1 操作前必须先熟悉机床的各个部件和掌握电控柜的正确使用方法。对初学者， 可以按下述步骤操作： 4.1.1 启动电源开关，让机床空载运行，观察其工作状态是否正常。 4.1.2 电控柜必须先通电工作十分钟以上，无异味，无异常响声。 4.1.3 确保机床X、Y、U、V、电机运动正常，运丝筒换向正常，水泵出水正常， 高频交流接触器吸合正常。 4.1.4 运丝筒换向切断高频脉冲功能正常。 4.1.5 各个行程开关触点动作灵敏。 4.1.6 工作液各个进出管路畅通无阻，压力正常。 4.1.7 工作液的添加或更换一般以每隔10～15天更换一次为宜。 4.2 电极丝的绕装： 4.2.1 丝速设定：本机床采用变频器调节运丝筒旋转速度。首先运丝筒绕丝选择第 二档或第三档速度。一次加工时，运丝筒转速一般采用速度高的0档速度。 4.2.2 张力设定：本机床采用手动辅助绕丝。根据电极丝的松紧程度进行手动紧丝 来调节电极丝的张力大小。 4.2.3 绕丝前，运丝筒行程调节撞块先移到两边。将电极丝盘至于绕丝机构伸出轴 上，紧固旋钮，然后将电极丝一端经排丝轮绕到卷丝筒并用螺钉压住（应将 卷丝筒摇至终端位置），均匀缠绕几圈后，选择第2档或第3档速度，利用机 床运丝面板上的运丝启动/停止按钮控制电机的旋转。根据所需绕丝量来停止 运丝电机。剪断电极丝，电极丝按照正确走丝方式绕好，回到卷丝筒上并压 紧，反向缠绕几圈。
机电传动控制实验报告
《机电传动控制》实验报告 天津理工大学机械工程学院 2014年9月
实验一 直流他励电动机调速实验 一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。 二、实验原理 1.直流他励电动机的调速原理、调速方法 电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2φφ+-= 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。 （1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图7.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。
图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线 （2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图7.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。 这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。 图7.2 改变电枢供电电压调速的特性
实验6(步进电机实验)
实验6：步进电机实验 一、实验目的 了解直流电机和步进电机的工作原理 学会Linux下用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，用软件 的方法代替硬件的脉冲分配器 二、实验内容 学习步进电机的工作原理，了解实现电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，要掌握I/O的控制方法。Linux下编程实现ARM的四路I/O通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动。 三、预备知识 C语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，Linux的基本操作。Linux关于module的必要知识。 四、实验设备及工具 硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验平台、PC机Pentium 500以上，硬盘10G以上 软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境 五、实验原理 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。 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）。它的结构简单，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）。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）。它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。 3、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。定子铁心上有六个形状相同的大齿，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，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。 4、开发板中步进电机控制的实现 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。脉冲分配器的功能可以由纯软件的方法实现。
中南大学机电传动控制实验报告
机电传动控制 实 验 报 告 姓名：张泽超 学院：机电工程学院 班级：机械1301 学号： 0801130313 日期： 2016.6.15
一交流电机的点动与自动控制 1、电路原理图如下： 2、实验步骤: 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 该实验原理和操作都很简单，我们小组十分钟就做完了，运行也是正确的，给我们下面做实验也打好了基础，包括基本连线和基本设备，以及安全事项。
二、交流电机的能耗制动 1、电路原理图 2、实验步骤 1,断开实验台总电源开关 2,打开电脑,运行机电传动软件,先选择实验项目,然后根据软件中显示的原理图,在实验台上接线 3,按照原理图接线,接触器选用交流单元的接触器; 4,确定接线无误后,合上电源开关,就可开始进行实验 5,软件中点击<测试>--<运行>即可监测电机的扭矩和转速,5分钟后将自动弹出保存对话框,请确定并保存实验结果
3、实验过程: 按下原理图中对应的按钮,电机即可能到相应的动作 4、实验心得 能耗制动这个实验的原理接线图有一点复杂，所以我们组采取两个人分别接线主电路和控制电路。第一次接完运行后发现机器运行不了。证明我们接线有错误了。排查之后又重新连线，发现控制电路连错了。然后纠正后才能有正确的实验现象。总之，实验要认真的做，细心排查。
刺绣机培训教材
1．1、刺绣机的概念 对于缝纫机来说，操作者必须控制和掌握布料的送进，方可缝出所需要的直 线线迹。对于一般的手绣机来说， 操作者除控制布料的进给方向速度之外， 须控制针幅的大小， 如图一，这样布料上最后留下的针迹就 是绣好的花样。 电 脑刺绣机是电脑根据既定程序 （由打版软 件产生的花样数据）自 动控制缝纫运动和进给运动配合完成 绣花动作的机器。缝纫运动 由电脑控制主轴系统驱动机头和 旋梭完成；进给运动由电脑控制 X 向和 Y 向步进电机，驱 动绣框运动完成。所有这些运动及其他 附属运动（如勾线、 扣线、剪线、跳跃、换色等）通过编码器检 测主轴的位置传 输给电脑由电脑来自动协调。 1．2、电脑刺绣机的基本动作 缝纫运动 ：电脑刺绣机的刺绣运动与缝纫机不太一样，采用针杆往复运动一 次，旋梭转两周的运动形式， 依靠挑线杆、 针杆和旋梭的组合运动来完成缝纫动 作。具体的说就是： 电机通过皮带将运动降速传递给下轴， 下轴通过一对伞齿轮 以 1 ： 2 的速比传递给旋梭轴带动旋梭运动；同时下轴通过链条或同步带以 1 ： 1 的比例将运动传递给上轴， 上轴通过凸轮等机构将运动传递给挑线杆； 上轴同时 通过偏心轮和一套连杆机构将运动传递给针杆。 所以说，整个缝纫动作完全是有 机械结构来保证的。为完成这些运动，天鸟系列电脑刺绣机参与的部件有 01、 02、04、06、07 部件 进给运动 ：缝纫运动只能完成穿针引线的工作，要完成整个刺绣运动，还要 有进给运动，进给运动是一个平面运动， 由 X 、Y 步进电机带动绣框运动来完成。 进给运动不能孤立于缝纫运动之外独自运动， 必须与缝纫运动紧密配合才能完成 刺绣工作。它们之间的协调是由光电编码器来完成的，编码器装在下轴的末端， 与下轴同时同速运动。 按 1000 脉冲/周向电脑发送位置脉冲， 我们叫它连续脉冲， 每一周有一个同步脉冲信号， 其后沿做为电脑每周记数的起点， 前沿做为刹车参 照点。 换色运动 ：对于多针机来说，换色运动是必不可少的，同一时刻只能同一针 位的针杆工作， 为了刺绣出多姿多彩的绣品图案， 刺绣中往往需要更换不同颜色 的绣线， 一般情况下是一个头的一根针对应一种颜色， 对于一个头来说， 驱动装 置是固定的只有一套， 要想刺绣不同颜色， 只能更换针的位置来完成。 这个更换 过程产生的运动就是换色运动。 换色运动是由换色电机带动换色凸轮将旋转运动 转化为直线运动来实现的。 要正确自动地完成换色运动需要具备三个条件， 即停 机在 100°、能检测出每一具体针位，能停在要求的针位并且在刺绣过程中能够 保持位置不变。因此需要有针位检测装置。与换色运动有关的部件是 05、 07。 跳跃运动 ：两种情况下会出现跳跃运动，即：花样数据文件出现跳针需要的 跳跃运动和电脑根据控制需要而自动将其认为较大的针幅裁分成两针而形成的 跳跃运动。跳跃运动的表现形式是针杆不运动， 主轴运动，绣框按当前针迹运动。 跳跃运动的实现是跳跃电机工作， 驱动滑块发生偏转从而不能带动针杆， 于是针 杆因缺驱动而静止不动。跳跃运动需要 06，07 部件参与。 剪线运动 ：剪线运动产生的结果是将上线和下线剪断。下轴通过链条将运动 传递给剪线凸轮， 剪线电磁铁工作时将凸轮环顶入凸轮槽， 通过拨叉将凸轮的旋 转运动转换成直线运动传递给剪线动刀，完成剪线运动。完成剪线运动需要 00、 第一章 概述 还必
《机电传动控制》教学大纲
《机电传动控制》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335030 总学时：48学时(讲课42学时，实验6学时) 总学分：3 课程类别：专业模块选修课 适用专业：机械设计制造及其自动化 预修要求：《电工技术》、《电子技术》、《自动控制原理》 一、课程的性质、目的、任务： 1．性质 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的专业方向模块选修课。 2．目的 《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，属专业技术基础课，其目的是培养机械设计制造及其自动化专业的学生掌握机电传动控制技术，掌握实际的工程应用能力，学会解决工业电气控制中实际问题的能力。增强学生的就业竞争能力。 3．任务 二、本课程的主要任务是使学生： 1．掌握用系统的观点如何分析机电传动控制系统。 2．具备分析、设计机电传动控制系统的能力。 3．正确运用理论解决实际问题的能力。 三、课程教学的基本要求： 本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验和考试等。通过各个教学环节重点培养学生分析 1．教学方法和教学手段的建议： 本课程教学环节包括：课堂讲授、工程应用实例讨论、课外作业和实验等。通过各个教学环节的教学重点培养学生的自学能力、理论联系实际的能力和解决实际工程问题的能力。采用启发式教学，鼓励学生开展课堂讨论，提出不同方法。采用电子教案、多媒体教室；适当引入计算机辅助电子设计软件；使学生建立机算机仿真在概念。实验是本课程的重要教学环节，通过实验，深化和扩展对课程内容的理解，培养实际动手的能力。 2．实验要求: 实验是《机电传动控制》课程的重要教学环节，通过实验，加深学对课程内容的理解，掌握对机电传动控制的实际运用能力。 实验要求学生实验前认真准备，完成实验预习报告（对设计性实验需提交实验方案）；实验时积极思考，多动手，学会正确使用常用的机床电器和电动机等电器的使用方法，能正确联接电路，了解机电传动中常见的传动方式，学会电动机传动系统的参数调整方法；实验后要对实验现象和实验数据认真整理分析，编写出整洁的实验报告。 3．课程习题要求
步进电机实训报告
系统硬件设计 2010/2011学年第1学期专用周实训报告 课程名称：可编程控制器专用周 班级：计算机控制0901 姓名：齐珊 教学周数： 1 周 指导教师：吴洋、吴刚
目录 一、课题题目及要求 设计并制作一个基于32×32点阵LED模块的书写显示屏，其系统结构如图1-1所示。在控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的LED是否点亮至人眼可见的显示状态，从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。 图1-1 LED点阵书写显示屏系统结构示意图 设计的最终要求是：在点亮功能下当光笔接触屏上某点LED时，能即时点亮该LED；在划亮功能下当光笔快速划过时，能同步点亮划过的各LED，其速度要求2S内能划过并点亮40点LED；在反显功能下能对屏上显示的信息实现反向显示；在屏幕擦除功能下能实现对屏上所显示信息整屏擦除；在笔画擦除功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画；在连写多字功能下，能结合自选的擦除方式，在30S内以划亮方式写出四个汉字且存入机内；在对象拖移功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移，先用光笔以划亮方式在屏上圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置；当光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度；当光笔连续未接触屏面的时间超过1-5MIN 时，自动关闭屏上显示，并使系统进入休眠模式。
二、实训目的 1、运用Proteus中电子线路设计与仿真（了解电路分析、模拟电子技术和数字电 子技术） 2、熟练掌握电子线路设计与仿真的一般流程 3、进一步熟练Proteus电路仿真工具和Keil仿真软件进行系统联调 4、能够学会使用可编程控制器等其它应用系统的编程方法 5、熟练在Keil软件中熟练输入、设置、调试、排除错误、修改及调试程序的方法 6、对给定题目能进行系统设计，能画出硬件原理图及软件流程图 7、掌握识别元器件类型、引脚的极性、实物引脚排列方向 8、掌握焊接元器件的方法，学会规划、合理布局焊接路电路板方法 9、能进行电路板的焊接，并能检查存在的问题 10、掌握简单产品的开发流程和详细的设计过程。 11、提高和培养创新能力和团队协作能力 12、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力， 为后续课程的学习打下基础 三、设计过程 1、系统整体设计 根据课题要求，LED点阵书写显示屏由主控模块，按键电路、LED点阵模块、光笔电路及LED点阵驱动显示等部分组成。系统框图如图2-1所示： 图2-1系统框图 2、核心控制模块的的设计 核心控制模块是系统的大脑，控制着系统的所有输入输出、计算、判断与决策。“LED点阵书写显示屏”检测精度要求高且数据存储容量大，选择适合的控制模块，能确保其快速是实现稳定及达到
加工中心操作培训教材
GDM-650加工中心操作培训内容 第一阶段设备基本情况介绍及机床开关机等初步操作。 第一节数控机床基本情况介绍 一、数控机床的分类 （一）按加工方式和工艺用途分类 1、普通数控机床 普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床，如数控铣床、数控车床、数控钻床、数控磨床与数控齿轮加工机床等。普通数控机床在自动化程度上还不够完善，刀具的更换与零件的装夹仍需人工来完成。 2、加工中心 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，零件在一次装夹后，可以将其大部分加工面进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工。由于加工中心能有效地避免由于多次安装造成的定位误差，所以它适用于产品更换频繁、零件形状复杂、精度要求高、生产批量不大而生产周期短的产品。 （二）按运动方式分类 1、点位控制数控机床 点位控制是指数控系统只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。采用这类控制的有数控钻床、数控镗床和数控坐标镗床等。
2、点位直线控制数控机床 点位直线控制是指数控系统除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。采用这类控制的有数控铣床、数控车床和数控磨床等。 3、轮廓控制数控机床 也称连续轨迹控制，能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。采用这类控制的有数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。 （三）按控制方式分类 1、开环控制系统 开环控制系统，是指不带反馈装置的控制系统，由步进电机驱动线路和步进电机组成。数控装置经过控制运算发出脉冲信号，每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。 这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。 2、半闭环控制系统 半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位
机电传动控制实验指导书
《机电传动控制》实验指导书 常熟理工学院机械工程学院 周自强孟涛编 2010年3月1日
目录 实验1 三相异步电动机变频调速实验 (3) 实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验 (5)
实验1 三相异步电动机变频调速实验一、实验目的 1）熟悉变频器使用方法和基本参数设定的含义。 2）熟悉变频器使用的基本过程。 二、实验原理 本实验分为PU模式和外部模式两种情况： （1）PU模式 （2）外部模式
三、实验设备 1）机电传动控制综合实验台。 四、实验内容 （1）进行PU模式的变频调速实验 ●首先将参数Pr.79 设定为“1”； ●调整频率设定值（频率设定值不要超过60Hz），按下“Run”按钮启动 电机；重新设定频率，并观察电机运转情况。 （2）进行外部模式的变频调速实验 ●外部运行模式（Pr.79 设定值“0”（初始值），“2”） ●根据附录中的参数设定方法对高、中、低三个速度段的频率进行设 定； ●根据图2所示进行变频装置端子接线，确认电机变频器连接正常；
操作相应的速度按钮，并观察电机的运转情况。 五、实验报告 1）画出变频调速的基本电路原理图。 2）写出实验过程和参数设定的主要内容。 六、思考题 异步电机的转速和变频器的频率之间是什么关系？变频调速在低速时的特性如何？ 实验2 步进电机基本参数设定及PLC控制实验 一、实验目的 1）熟悉步进电机工作原理。 2）熟悉步进电机控制程序编写方法。 二、实验原理 实验原理如图所示：
1）机电控制综合实验台。 2）五相步进电动机及其驱动器。 四、实验内容 1）按图3电路接线。 2）编写正、反转控制程序，SA8断开时正转，SA8闭合时反转。 3）运行程序，验证程序的正确性。 4）修改运行步数为250步。运行程序，记录角度和时间。 五、实验报告 1）绘制梯形图。 2）列出角度和步数的关系式，角速度和脉冲周期的关系式。
步进电机实验报告剖析
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课程名称：微机控制技术课程设计 设计课题：步进电机的控制系统 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年06月11日
北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名：专业：班级： 指导教师：职称：教授时间：2013.6.11 课程设计题目：步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统，其功能如下： 1．具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制； 2．控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键； 3．能够通过三位LED数码管（或液晶显示器）显示当前的转动速度，并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向和转速； 4．要求每组选择的步进电机控制字不同； 5．用单片机做控制微机； 应用软件：keil protues 成果验收形式： 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献： 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【2】马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京：北京邮电大学出版社，2007. 【3】顾德英，张健，马淑华.计算机控制技术【M】. 北京：北京邮电大学出版社，2006. 【4】张靖武，周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京：电子工业出版社，2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任： 2013年06 月11日
内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。 关键词：步进电机单片机数码管显示
步进电机学习总结
步进电机的学习总结 一、步进电机的概念： 步进电机是将电磁脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制 元件。 二、步进电机的分类： 1.按力矩产生的原理分： （1）.反应式： 转子无绕组，绕组在定子上面。 （2）.激励式： 定子、转子都有绕组，或者转子用永久磁钢。 2.按输出力矩大小分： （1）.伺服式： 输出力矩在百分之几或百分之十几（N*m），用于驱动小的负载。
（2）.功率式： 输出力矩在5-50N*m以上，可以用于驱动大的负载。 3.按照极性分： （1）.单极性步进电机： 电机内部线圈只允许电流从一个方向流动的步进电机。（2）.双极性步进电机： 电机内部线圈只允许电流从两个方向流动的步进电机。 4.按各项绕组分布分： （1）.径向分布式： 电机各项按圆周依次排列。 （2）.轴向分布式： 电机各项按轴向依次排列 三、步进电机的步进角计算（反应式步进电机） e=360°mzk 电机每一拍转动的角度，叫做距角?；
m为定子绕组的相数； m为转子齿数； k为通电方式，m相m拍时，k=1,m相2m拍时，k=2； 四、步进电机和伺服电机的区别： 1、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为