步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制

1、1好旳工務(wù)蔽當(dāng)他術(shù)救免“ EDA技術(shù)應(yīng)用”專用周報(bào)告（步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制）系 部：電氣信息工程系班 級(jí)：通信技術(shù) 11 1指導(dǎo)老師：龔老師姓 名：齊棋 2姓 名：付曉會(huì) 2摘要本次課題（步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制）要求使用PWM法來控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)和細(xì)分旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) 1/4 細(xì)分（4.5°/步）控制盒不細(xì)分控制（ 18°/ 步）。用 KEY1控制步進(jìn)電機(jī)正/反（由LED1和數(shù)碼管指示狀態(tài)）；KEY2空制步進(jìn)電機(jī)正常 運(yùn)行/細(xì)分運(yùn)行（由LED2和數(shù)碼管指示狀態(tài)）。利用Quartus U完成設(shè)計(jì)、仿真 等工作，最后在SmartEDA實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行硬件測試達(dá)到課題要求。關(guān)鍵詞 ：步進(jìn)

2、電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng) 細(xì)分目錄第一章 課題介紹 11.1課題目的 1.1.2課題內(nèi)容 1.1.3課題原理 1.1.3.1 4 相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作方式 2第二章 硬件電路 32.1步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路圖 3.2.1.1 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的工作原理 42.2系統(tǒng)電源電路 6.2.3按鍵及LED電路72.4七段數(shù)碼管顯示電路 7.第三章設(shè)計(jì)步驟 93.1 設(shè)計(jì)步驟 9.3.2 引腳定義 9.第四章程序清單 10第五章總結(jié) 17附 錄 19參考文獻(xiàn) 22第一章 課題介紹1.1 課題目的學(xué)習(xí)使用FPGA實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)和細(xì)分控制，了解步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的原理。1.2 課題內(nèi)容使用PWM方法來控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)

3、和細(xì)分旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) 1/4細(xì)分（4.5 ° / 步）控制盒不細(xì)分控制（18° /步）。用KEY1控制步進(jìn)電機(jī)正/反（由LED1和數(shù) 碼管指示狀態(tài)）；KEY2空制步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行/細(xì)分運(yùn)行（由LED2和數(shù)碼管指示 狀態(tài)）。利用Quartus U完成設(shè)計(jì)、仿真等工作，最后在 SmartEDA實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行 硬件測試。1.3 課題原理步進(jìn)電機(jī)是一種應(yīng)用非常廣泛的幾點(diǎn)產(chǎn)品， 與普通電機(jī)相比它可以實(shí)現(xiàn)精確 的位置控制， 在驅(qū)動(dòng)脈沖的控制下可以按規(guī)定的速度和角度旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)固定的角度， 稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角

4、度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖 信號(hào)個(gè)數(shù)來控制角位移量， 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的； 同時(shí)可以通過控制脈沖頻 率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指其內(nèi)部的線圈組數(shù)， 如一個(gè) 4相的步進(jìn)電機(jī)有 4組線圈。 下面以4相步進(jìn)電機(jī)為例，說明步進(jìn)電機(jī)的控制。用 A、B、C、D來表示步進(jìn)電 機(jī)的四個(gè)線圈。1.3.1 4相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作方式:1）單相4拍運(yùn)行方式正轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋?A B C D反轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋?A D C B2）雙相4拍運(yùn)行方式正轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋?AB BC CD DA反轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋?AD DC CB BA3）雙相8拍運(yùn)行方式

5、正轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋篈 B B » BC » C CD D DA_ 反轉(zhuǎn)時(shí)線圈通電順序?yàn)椋篿-A AD D DC C CB B BA-34第二章硬件電路2.1 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路圖JP4MBV+R5 9R6 2COM51IN1OUT1ULN200 3A21ULN2003A2IN2OUT2ULN200 3B43ULN2003B3 IN3OUT3ULN200 3C657ULN2003C4.IN4OUT4OUT5ULN200 3D8ULN2003D |5 IN56IN6 卜IN7OUT6OUT7CLAMPSTEP_COM78COMMONU5ULN20 0 3AR6 51 2T7

6、1 09R6 8BA COMMBV+5/1 WBB COMC2 85/1 W5/1 WMBV+BD COMMS1MOTOR STEPPERMBC COMMBV+5/1W12I VCCSJ11BA COMBA COMMVB+ BC COMMVB+BC COMBB COMMB COMBB_ COM MBV+MBV+BD COMBD COM圖21步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路圖步進(jìn)電機(jī)電路圖如圖 2 1所示，電路中采用了達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A來驅(qū)動(dòng)四相步進(jìn)電機(jī)，只要正確輸出 I/O控制時(shí)序，即可控制步進(jìn)電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖21中，電阻R59 R62 R65及R68為電機(jī)線圈上的限流/保護(hù)電阻 使用步進(jìn)電機(jī)電

7、路時(shí)，要將電源跳線 JP4短接。電路中的COM5(STEP_COM寸外的邏輯分析儀測試點(diǎn)以及接口。這些信號(hào) 都以及連接到相應(yīng)的引腳上，使用時(shí)不需要進(jìn)行連線控制。2.1.1 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的工作原理步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的工作原理是通過對(duì)電機(jī)勵(lì)磁繞組電流進(jìn)行控制 （這里繞 組電流是呈階梯波，即電流分成多少個(gè)臺(tái)階） ，使步進(jìn)電機(jī)定子的合成磁場成為 按細(xì)分步距旋轉(zhuǎn)的磁場， 從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)兩相鄰繞組同時(shí)通過不同 大小的電流時(shí)， 各相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和為零的位置就是新的平衡位置， 所以通過控 制各相的電流可以實(shí)現(xiàn)細(xì)分控制。 要使電機(jī)按等步距轉(zhuǎn)動(dòng)， 電流必須符合兩個(gè)條 件： 電流合成矢量旋轉(zhuǎn)時(shí)每次變

8、化的角度要均勻； 電流合成矢量的大小或幅值要保持不變。如圖22所示的是四相步進(jìn)電機(jī)4細(xì)分驅(qū)動(dòng)的原理。設(shè) A相通電時(shí)磁場 方向?yàn)?°,如果以A相或B相單獨(dú)通電時(shí)產(chǎn)生的磁場大小為半徑 （設(shè)半徑為R） 畫圓（如圖2 2所示為1/4圖），即可算出位置“1”時(shí)的兩分量 A1 Rsin 1 , B1 Rcos 1 。 同 理 可 以 算 出 A2 Rsin 2 ， B2 Rcos 2 ， A3 Rsin 3， B3 Rcos 3。因此，可算出各相在某一時(shí)刻的電流值，把各細(xì)分 點(diǎn)的電流參數(shù)記錄下來， 電機(jī)運(yùn)行時(shí)以查表的方式取出數(shù)據(jù)， 即可做到細(xì)分控制。 如圖23所示為四相雙拍4細(xì)分各繞組電流波形圖

9、，由圖中也可以看出一般 總有兩相繞組通電，一相逐漸增大，要相逐漸減小。對(duì)應(yīng)一個(gè)步距角，電流可以 分為N個(gè)臺(tái)階，也就是電機(jī)位置可以細(xì)分為 N個(gè)小角度，實(shí)現(xiàn)N細(xì)分，從而可以 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)平滑運(yùn)行。本實(shí)驗(yàn)是用PWM&號(hào)來控制電機(jī)的，電機(jī)各相電流的大小取決于 PWM信號(hào)占 空比，所以可通過調(diào)節(jié)PWM&號(hào)的占空比來控制電機(jī)各相的電流圖23四相雙拍4細(xì)分各繞組電流波形圖2.2系統(tǒng)電源電路VCC5L1C15C16100 uH200uF/16V104C17105C18104VCC5AJ8C19102VCC3 3LED9,PowerXZR13C0R2匸1R10VCC5C44104T6VSSA43

10、21VCC-12470 QCON4U12SPX11 17-3.3C45104ut OVDNGVCC-123.3V800mA圖24系統(tǒng)電源電路圖主板使用了一塊專門的電源板進(jìn)行供電，電源板所提供的電源有+5V、+12V以及-12V，在主板上設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)電源電路，使用LDO芯片（低壓差電源芯片）將5V電源轉(zhuǎn)換得到3.3V系統(tǒng)電源。系統(tǒng)電源電路如圖2 4所示，電源供電由J6和J8連接器輸入實(shí)驗(yàn)箱主 板, 5V電源經(jīng)過LDO芯片U12穩(wěn)壓輸出3.3V電源。另外，主板上設(shè)計(jì)有模擬電 路，需要一個(gè)5V的模擬電源VCC5A它通過5V電源經(jīng)過濾波得到。模擬地和數(shù) 字地是通過0Q電阻進(jìn)行隔離，以降低噪聲干擾。主板

11、上的J1 J5為電源輸出接口，可以向用戶板提供+12V、-12V、5V和 3.3V電源，但要求負(fù)載功率不要過重，也不要與其他電源連接，否則可能導(dǎo)致 器件損壞。2.3按鍵及LED電路VCC3_ 3RP1010KQVCC3_ 3KEY1 -=CRP11LED1LEDAVCC3KEY21LEDA1LEDBuGreen LEDIf KLED2LEDBGree nLEDKEY14KEY23KEY32KEY41KEY54KEY63KEY72KEY81RP9 220 Q161514131211109KEY31LEDC13.EDDKEY4oKEY5 OKEY6KEY7KEY8_ED4 5ED5 6220 Q1

12、LEDE1LEDF / gI1LEDG?9LEDH/LED3/ LEDC.GreenLED 人LED5LEDE MGreenLED »if vLED7LEDGGree nLEDLED4 LEDD ij Green LED 丿LED6LEDFGreenLED jjK «LED8LEDH «Gree nLED圖25按鍵及LED電路圖主板上具有8個(gè)獨(dú)立按鍵和8個(gè)獨(dú)立LED電路如圖25所示，電路中 低電平表示按鍵按下。低電平點(diǎn)亮LED的壓降約為1.7V。LED點(diǎn)亮?xí)r的電流(3 31 7)VI led (Vdd Vled )/ R0.00727 A ,即 7.3mA。電路中

13、電阻 RP9 RP10220都是起保護(hù)作用的。防止FPGA勺I/O設(shè)為輸出且為高電平在按鍵按下時(shí)直接對(duì) 地短路。核心板上的按鍵和LED與主板上的一一對(duì)應(yīng)，所用的控制I/O 口也相同。本次實(shí)驗(yàn)我們使用的按鍵分別是 KEY1 KEY2 LED分別使用的是LED1 LED22.4 七段數(shù)碼管顯示電路主板上七段數(shù)碼管顯示電路如圖 2 6所示，RP4和RP6是段碼上的限流電 阻，位碼由于電流較大，采用了三極管驅(qū)動(dòng)。從電路可以看出，數(shù)碼管是共陽極 的，當(dāng)位碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管才能操作；當(dāng)斷碼信號(hào)為 0時(shí)，對(duì)應(yīng)16的段碼點(diǎn)亮COM3SEG024I6I81012i,1416SEGSEG21SEG3S

14、EG4SEG5SEG6SEG，1 35-79111315SEG0ISEG12SEG23SEG3iSEG45SEG96seg7sCOM6EG COM1514131211109seg02SEG26seg?8SEG4“seg!)1012SEG6“714-16SEGSEG1 -3579,111315SEG0ISEG12seg23SEG31SEG45SEG55SEG67SEG78DIG COM161514131211109VCC3 3 VCC3 3VCC3 3VCC3 3VCC3 3VCC3 3VCCCK4o主Q1k855K8550 85508550KQ9KQ11 KQ12585503 3VCC311

15、2 4 712 c6KQ13 磴 Q1 8550 8550 R855p4 KQ150 13511 2 4 712 c e - 2 一 - LED13LED92-圖2 8七段數(shù)碼管顯示電路第二章設(shè)計(jì)步驟3.1 設(shè)計(jì)步驟1）、啟動(dòng)Quartus U建立一個(gè)空白工程，設(shè)計(jì)時(shí)可以采用硬件描述語言輸 入的方式。2）、將設(shè)計(jì)好的.bdf或.v文件進(jìn)行綜合編譯，薦在編譯進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤， 則打出并更正錯(cuò)誤，直至編譯成功為止。3）、選擇目標(biāo)器件并對(duì)相應(yīng)的引腳進(jìn)行鎖定， 將未使用的引腳設(shè)置為三態(tài)輸 入。3.2 引腳定義LocationI/O SankIJO Standard1 ksy0PINJZl3LVTTL2呼

16、冋1PIN卍3'LVTTL3-led0PIN 501LVTTL4<led1PIN 531LVTTLSPIFd 212LVTTL&C2pwm 0LitlPIN 2222LVTTL715p7#m out2PIN 2172LVTTL3pwn out3PIN 2162LVTTL3clockPIN Z31LVTTL10妙digP3N 1&23LVTTL11digPINJ&l3LVTTL12*Edig4PIN 21E2LVTTL13<Sdig5PIFd 2162LVTTL14円ZLVTTLladlgpPIFJ 2142LVTTL托tdigflPII 139呂LV

17、TTL17t5eglPI NJ 703LVTTL18心 seg2PIN陰3LVTTL19<#£旳3PINJ&S3LVTTL20seg4PIN 1653LVTTL21硏賓gEPIN囲3LVTTL22妙卿PIN 1&33LVTTL230 segpPirj 1643LVTTL24f>dig0円L1同3LVTTLZ5sRnrniP1FJ自1 VTTI第四章 程序清單module step(clock,key,dig,seg,led,pwm_out);input clock;input1:0 key;output1:0 led;output3:0 pwm_out;o

18、utput7:0 seg,dig;reg3:0pwm_out_r;reg3:0p_out_r;reg23:0count;reg3:0pwm_count;reg3:0cnt4;reg15:0duty_cycle;reg dir;reg mode;reg1:0 dout1,dout2,dout3,buff; /wire1:0 key_edge;wire pwm_clk;wire speed_clk;wire div_clk;/ 系統(tǒng)輸入時(shí)鐘/ 按鍵輸入/LED 指示輸出/PWM 輸出/ 時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)器/PWM內(nèi)部計(jì)數(shù)器/ 電機(jī)步進(jìn)時(shí)序計(jì)數(shù)器/PWM 占空比控制/ 電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制/ 電機(jī)控制模式消

19、抖寄存器/ 按鍵消抖輸出/PWM 計(jì)數(shù)時(shí)鐘/ 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制/ 消抖動(dòng)時(shí)鐘wire8:1dig; reg8:1seg;/ 時(shí)鐘分頻部分 always(posedge clock) begincount<=count+1'b1;endassigndig=8'b00000000;assignpwm_clk=(count6:0=7'h7f);assigndiv_clk=(count15:0=16'hffff);assignspeed_clk=(count=24'hffffff);/ 按鍵消抖部分always(posedge clock)beginif(

20、div_clk)begindout1<=key;dout2<=dout1;dout3<=dout2;endend/ 按鍵邊沿檢測部分 always(posedge clock)beginbuff<=dout1|dout2|dout3;endassign key_edge=(dout1|dout2|dout3)&buff;/ 按鍵操作部分always(posedge clock) / beginif(key_edge0)dir<=dir;endalways(posedge clock) / beginif(key_edge1)mode<=mode;en

21、dassign led=mode,dir;/assign pwm_out=mode?pwm_out_r:p_out_r; / always(posedge clock)/begincase(led)2'b00:seg=8'hb0;按鍵 1按鍵 2輸出LED指示輸出模塊選擇數(shù)碼管顯示2'b01:seg=8'ha4;2'b10:seg=8'hf9;2'b11:seg=8'hc0;endcaseendalways(posedge clock)beginif(speed_clk)beginif(dir=1'b1)cnt4<=

22、cnt4+1'b1;elsecnt4<=cnt4-1'b1;endendalways(posedge clock)beginif(pwm_clk)pwm_count<=pwm_count+1'b1;endalways(posedge clock) begin/ 電機(jī)正 /反轉(zhuǎn)控制/PWM波計(jì)數(shù)器if(pwm_count3:0<duty_cycle15:12)/PWM A通道pwm_out_r3<=1'b1;elsepwm_out_r3<=1'b0;endalways(posedge clock) beginif(pwm_co

23、unt3:0<duty_cycle11:8)PWM B通道pwm_out_r2<=1'b1; elsepwm_out_r2<=1'b0; end always(posedge clock) beginif(pwm_count3:0<duty_cycle7:4)PWM C通道pwm_out_r1<=1'b1; elsepwm_out_r1<=1'b0; end always(posedge clock) beginif(pwm_count3:0<duty_cycle3:0)PWM D通道pwm_out_r0<=1&#

24、39;b1;elsepwm_out_r0<=1'b0;end/ 步進(jìn)電機(jī)控制時(shí)序always(posedge clock)beginif(speed_clk)begincase(cnt41:0)2'b00:p_out_r=4'b1100;2'b01:p_out_r=4'b0110;2'b10:p_out_r=4'b0011;2'b11:p_out_r=4'b1001; endcaseendendalways(cnt4)begincase(cnt4)4'h0:duty_cycle=16'hf000;4&

25、#39;h1:duty_cycle=16'he600;4'h2:duty_cycle=16'hbb00;4'h3:duty_cycle=16'h6e00;4'h4:duty_cycle=16'h0f00;4'h5:duty_cycle=16'h0e60;4'h6:duty_cycle=16'h0bb0;4'h7:duty_cycle=16'h06e0;4'h8:duty_cycle=16'h00f0;4'h9:duty_cycle=16'h00e6;4'

26、;ha:duty_cycle=16'h00bb;4'hb:duty_cycle=16'h006e;4'hc:duty_cycle=16'h000f;4'hd:duty_cycle=16'h600e;4'he:duty_cycle=16'hb00b;4'hf:duty_cycle=16'he006;endcaseendendmodule第五章 總結(jié)姓名：付曉會(huì)學(xué)號(hào)： 2為期兩周的“EDA技術(shù)應(yīng)用”實(shí)訓(xùn)專用周結(jié)束了。通過這兩周的專用周學(xué)習(xí)， 加深了我們對(duì)EDA知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握了 Quartus U的使用方法，能

27、把所學(xué)的知識(shí) 結(jié)合SmartEDA實(shí)驗(yàn)箱得到我們要實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目。我們本次的課題是“步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制” 。通過自我學(xué)習(xí)，我們對(duì)步進(jìn)電機(jī) 有了一定了了解。 它與普通電機(jī)相比它可以實(shí)現(xiàn)精確的位置控制， 在驅(qū)動(dòng)脈沖的 控制下可以按規(guī)定的速度和角度旋轉(zhuǎn)。 本次實(shí)驗(yàn)我們用的是四相步進(jìn)電機(jī)， 步進(jìn) 電機(jī)的相數(shù)是指內(nèi)部的線圈組數(shù)， 四相的步進(jìn)電機(jī)有四組線圈， 我們分別用字母 A、B、C、D來表示步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)線圈。實(shí)驗(yàn)要求使用 PWM（Pulse Width Modulatiaon: 脈沖寬度調(diào)制，是利用微處 理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)， 廣泛應(yīng)用在從測 量、通信到功率控制與變換的許

28、多領(lǐng)域中） 方法來控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和細(xì)分旋 轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)1/4細(xì)分（4.5 ° /步）控制盒不細(xì)分控制（18° /步）。用KEY1控制步 進(jìn)電機(jī)正/反（由LED1指示狀態(tài)）；KEY2控制步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行/細(xì)分運(yùn)行（由 LED2指示狀態(tài)）。利用Quartus U完成設(shè)計(jì)、仿真等工作，最后在SmartEDA實(shí)驗(yàn) 箱上進(jìn)行硬件測試。分析了解了課題后， 我們首先從課題方案著手， 制定了實(shí)驗(yàn)規(guī)劃。 然后策劃 工作流程， 確立了實(shí)驗(yàn)的走向。 其次我們根據(jù)實(shí)現(xiàn)目的分析了我們所需要的電路 原理圖，我們本次實(shí)驗(yàn)所用的電路原理圖有：系統(tǒng)電源電路、按鍵及LED驅(qū)動(dòng)電路和步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路。我們使用

29、 Protel 99 SE 繪制電路圖并分析了電路工 作原理。最后，我們進(jìn)行軟件編程和軟、硬件調(diào)試。在調(diào)試過程中，熟練的掌握 了軟、硬件的使用。在整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程中， 我們遇到了很多問題， 但是通過學(xué)習(xí)， 我們都能一一的 解決。只有在問題中， 我們才能找到自己所欠缺的知識(shí)， 從而才能學(xué)到更多的知 識(shí)。在此次實(shí)訓(xùn)中，要感謝龔老師對(duì)我人們的細(xì)心指導(dǎo)與耐心講解，謝謝！學(xué)號(hào)：2姓名：齊 棋兩周的EDA專用周結(jié)束了，通過這兩周的學(xué)習(xí)與實(shí)踐我學(xué)到了很多東西。老師教導(dǎo)我們要理論聯(lián)系實(shí)踐才能更好的掌握并應(yīng)用知識(shí)。在兩周的實(shí)訓(xùn)中，我們通過對(duì)于課題的實(shí)踐加深了已學(xué)習(xí)了的EDA的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)習(xí)到了很多新的關(guān)于 EDA

30、的知識(shí)與Quartus n的操作流程和技巧。本次我們做的課題是“步進(jìn) 電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制”，它是使用PWM方法來控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和細(xì)分旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)1/4細(xì)分（4.5 ° /步）控制盒不細(xì)分控制 （18° /步）。用KEY1控制步進(jìn)電機(jī)正/反（由LED1指示狀 態(tài)）；KEY2控制步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行/細(xì)分運(yùn)行（由LED2指示狀態(tài)）。利用Quartus n完成設(shè)計(jì)、 仿真等工作，最后在 SmartEDA實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行硬件測試。在對(duì)于課題的研究與學(xué)習(xí)中， 我們了解到步進(jìn)電機(jī)是一種引用非常廣泛的機(jī)電產(chǎn)品，與普通的電機(jī)相比它可以實(shí)現(xiàn)精確的位置控制， 在驅(qū)動(dòng)脈沖的控制下可以按規(guī)定的速度和角度

31、旋轉(zhuǎn)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)， 它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)固定 的角度，稱為“步距角” ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖信 號(hào)個(gè)數(shù)來控制角位移量， 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的； 同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度， 從而達(dá)到調(diào)速的目的。 本次我們所運(yùn)用的為 4相步進(jìn)電機(jī)， 它有單相 4 拍運(yùn)行方式、雙相 4 拍運(yùn)行方式、雙相 8 拍運(yùn)行方式。在這三種工作方式中， 4 相 6 拍工 作方式電機(jī)運(yùn)行最平穩(wěn)，但在相同頻率脈沖的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)速度比4拍運(yùn)作方式低一半。確立了課題之后， 我們首先對(duì)課題中涉及的不了解的知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí)并確立了此次實(shí)驗(yàn)

32、的方案。 分析與整理后我們畫出了此次實(shí)驗(yàn)的框圖， 初步明確了我們實(shí)驗(yàn)的流程， 對(duì)如何進(jìn) 行我們的課題有了一個(gè)清晰的思路。 同時(shí)我們也根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)所需的部分進(jìn)行了原理圖的繪 制，本次我們用到了系統(tǒng)電源電路、按鍵及LED驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路。在繪制原理圖的同時(shí)我們也將 Protel 99 SE 中所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)與熟練。之后，我們開始了 對(duì)本次課題的內(nèi)容進(jìn)行了編程， 將設(shè)計(jì)好的文件進(jìn)行綜合編譯， 找出并改正錯(cuò)誤直至編譯成 功。最后， 我們進(jìn)行了軟件與硬件的調(diào)試，在試驗(yàn)箱上觀察所出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn) 象進(jìn)一步對(duì)程序進(jìn)行更正，直至出現(xiàn)正確的現(xiàn)象。通過這兩周的實(shí)訓(xùn)更進(jìn)一步讓我對(duì) ED

33、A知識(shí)進(jìn)行了鞏固與學(xué)習(xí)，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一 標(biāo)準(zhǔn)，只有通過實(shí)踐才能發(fā)現(xiàn)我們?cè)诶碚撝兴荒馨l(fā)現(xiàn)的問題。在解決問題的過程中感謝龔老師的悉心教導(dǎo)與耐心講解。這次實(shí)訓(xùn)學(xué)到了許多課堂上所不能學(xué)到的知識(shí)。謝謝老師!34ULN20ULN20ULN20ULN2003A03B03C03DVCC5C15R5 95/1WR6 2JP4MBV+BA_ COMMBV+VCCSULN20 03A2ULN20 03B3ULN20 03C4ULN20 03D785621-43-6587COM5STEP COML1C16200 uF/16Vo4R1L0R20IN1OUT1IN2OUT2IN3OUT3IN4OUT4IN5OUT

34、5IN6OUT6IN7OUT7COMMONCLAMPU5ULN20 0 3A16151413121110MBV+5/1WR6 55/1WR6 85/1W附1 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路100 uH二二 C17105T6VSSABeBB_ COMLli-VBM MocVCC3 3C2 8J11MOTOR STEPPERBA COMVCC5AJ6VCC5C44104C18104xzC45104143-C192102丄U12SPX11 17-3.3inDNG附2系統(tǒng)電源電路CON4VCC5LED9 PowerJ8 VCC-12CON43.3V800mA VCC3 3IutoVC46C47R13470 QF/

35、1 6V104VCC3 3RP9 220 QKEY1416KEY2315KEY3214KEY4113KEY54KEY6312KEY7210KEY81DO12COM3SEG0Seg1SEG224注&S空。竺12S空4竺161 -3 -5 -7 -9 -11131578RP1010KQRP4KEY1 OKEY2KEY4SEG01SEG12SEG23SEG簿SEG45SEGSEG67SEG78boJooJ0r>16151413J2J1109COMSEG COMSEG02SEG14SEG2；SEG36SEG5；212 SEG614SEG714163579111315SEG01SEG12SEG23SEG34SEG45SEG3BSEG67SEG78DIG COM>1Lf