步进电动机控制实验：原理、应用学习与实验指导

1.实验目的

（1）掌握采用单片机控制步进电动机的硬件接口技术。

（2）掌握步进电动机驱动程序的设计和调试方法。

（3）熟悉步进电动机的工作特性。

2.实验说明

（1）步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必须以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以20个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18°，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。

（2）步进电动机的励磁方式可分为全步励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1相励磁及2相励磁之分，而半步励磁又称1-2相励磁。图15-10为步进电动机的控制电路，通过控制A、B、C、D的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可使步进电动机连续转动。

1）1相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振动较大，每送一励磁信号可走18°。若欲以1相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序为A→B→C→D→A。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

2）2相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，故为目前使用最多的励磁方式，每送一励磁信号可走18°。若以2相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序为AB→BC→CD→DA→AB。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

3）1-2相励磁法：为1相与2相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，每送一励磁信号可走9°，故亦广泛采用。若以1-2相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序为A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

（3）电动机的负载转矩与速度成反比，速度越快负载转矩越小，当速度快至其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。

3.实验电路图

本实验用到单片机最小应用系统模块、步进电动机模块。步进电动机控制电路原理如图15-10所示。

4.实验内容及步骤(https://www.xing528.com)

（1）由单片机的P1.0～P1.3来控制步进电动机，P2.0、P2.1、P2.2控制电动机的正转、反转、停止，单片机最小应用系统模块的P1口接步进电动机模块的P1插座，P2口接查询式键盘模块的JD3。

图15-10 步进电动机控制实验电路原理图

（2）运行程序，按下KEY0键电动机正转，按下KEY1键电动机反转，按下KEY2键电动机停止。

5.程序框图及源程序

（1）程序框图 步进电动机控制实验程序框图如图15-11所示。

图15-11 步进电动机控制实验程序框图

6.思考题

如何改变步进电动机的旋转方向与速度？试设计出对应的控制程序。