步进电动机基本原理实验
一、实验要求
1、 编制程序，利用单片机P1口产生驱动步进电动机运转的脉冲信号（四相单四拍、四相双四拍、四相八拍）。
2、 编制程序，实现步进电动机自锁功能。
3、 编制程序，演示步进电动机的步距角。
二、实验目的
1、 了解步进电动机的基本结构和工作原理。
2、 掌握步进电动机驱动程序的设计方法。
3、 掌握外部开关数据的读入方法。
三、实验电路及连线
图4—1
1．机电平台的选择开关打在步进电机位置。
2．实验板上的K0～K3 控制运行方式（初始K5~K0全置‘0’）。
3．实验板上P10～P13内部已接机电平台步进电机的A、B、C、D。
4．开关部分的电原理图见实验板的有关说明。
四、实验说明
步进电动机又称为脉冲电机，是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动、反转和制动的执行元件。其功用是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。步进电动机的运转是由电脉冲信号控制的，步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每给一个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进/倒退一步。步进电机旋转的角度由输入的电脉冲数确定，所以，也有人称步进电动机为一个数字/角度转换器。
当某一相绕阻通电时，对应的磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，如果定子和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点，转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转的原因。
四相步进电动机以四相单四拍、四相双四拍、四相八拍方式工作时的脉冲分配表如表1，表2和表3表1 四相单四拍脉冲分配表 表2 四相双四拍脉冲分配表 表3 四相八拍脉冲分配表 如步进电动机每一相均停止通电，则电机处于自由状态；若某一相一直通直流电时，则电机可以保持在固定的位置上，即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，这样，步进电动机可以实现停止时转子定位。这就是步进电动机的自锁功能。当步进电机处于自锁时，若用手旋转它，感觉很难转动。 本实验用拨动开关K0～K3来确定步进电动机的工作方式（表4）。 表4 步进电动机工作方式（X代表任意逻辑）
#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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