步进电机控制电路.doc

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实用标准文案 PAGE 精彩文档 北京工业大学电子课程设计报告 (数电部分) 题 目: 步进电机 目录 一、设计题目3 二、设计任务和设计要求 1.设计题目3 2.设计技术指标及设计要求3 三、电路设计4 1.脉冲发生电路4 2.环形脉冲分配电路5 3.控制电路6 4.驱动电路 10 5.步进电机 11 四、电路的组装和调试12 1.电路的组装12 2.电路的调试13 五、收获和体会14 六、附录15 1.列表15 2.参考资料15 3.部分芯片管脚图16 一、设计题目 步进电机控制电路 二、设计任务和设计要求 1.设计任务:本课题要求设计一个步进电机的控制电路,该电路能对步进电机的运行状态进行控制。 2.设计技术指标及设计要求: 基本要求:(1).能控制步进电机正转和反转及运行速度,并由LED显示运行状态。(步进电机工作方式可为单四拍或双四拍)。 A. 单四拍方式,通电顺序为A—B—C—D—A B. 双四拍方式,通电顺序为AB—BC—CD—DA—AB (2).测量步进电机的步距角。(通过实测步进电机旋转一周所需要的脉冲数,推算出步进电机的步距角)。 扩展要求:设计步进电机的工作方式为四相八拍。 脉冲发生电路控制电路驱动电路步进电机脉冲显示环行脉冲分配电路 C. 四相八拍方式,通电顺序为A—AB—B—BC—C—CD— 脉冲发生电路 控制电路 驱动电路 步进电机 脉冲显示 环行脉冲分配电路 (3).设计框图 (4).参考元器件:步进电机,发光二极管,续流二极管IN4004,复合三极管TIP122;5Ω(1W)电阻,其它电容、电阻若干。 三、电路设计 1.脉冲发生电路 脉冲发生电路是由NE555及外接阻容元件构成的多谐振荡器产生的,多谐振荡器是一种可以产生周期性的矩形脉冲信号的自己振荡电路。 图3.1 根据公式f=1/[ln2(R1+2R2)C] 和q=(R1+R2)/(R1+2R2) 可分别计算出其频率和占空比 实际数据:R1=1KΩ R2=1KΩ C=1uF 计算数值:f=480.9HZ 实际数值:f=493.42HZ 占空比: q=33.3% 后面为了实现变速,将R1替换为一个滑动变阻器。 2.环形脉冲分配电路 环形脉冲分配电路是步进电机中一个重要环节,利用环形脉冲分配电路可以产生所需要的脉冲波形,以实现对步进电机的控制。生成题目所要要求的单四拍,双四拍,和四相八拍三种工作模式。 图3.2 上图为74LS161的管脚图。74LS161计数脉冲由单次脉冲源提供,清零端、置数控制端、工作状态控制端CTPCTT、并行数据输入端D3—D0分别接逻辑电平开关,进位信号输出端CO、计数器状态输出端Q3—Q0均接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。 1、异步清零功能:当=0时,这时Q3Q2Q1Q0=0000,计数器清零。其它输入信号都不起作用,与CP无关,故称为异步清零。 2、同步并行置数功能:当=1,=0时,在CP上升沿操作下,并行输入数据d3 d2 d1 d0置入计数器。 3、步二进制加法计数功能:当=1,若CTP=CTT=1,则计数器对CP信号按照8421码进行加法计数。 4、保持功能:若CTP·CTT=0,则计数器将保持原来状态不变;若CTP·CTT=1,则计数器将保持正常工作状态,可以正常计数。 用NE555为74LS161提供时钟脉冲,使74LS161进行十六进制计数,将QA、QB、QC三个输出端的信号作为74LS138芯片的输入信号由其进行译码工作。电路图如下: 3、控制电路 以下为单四拍、双四拍及四项八拍的所要输出地逻辑信号。 单四拍: 工作方式 励磁方式 D C B A 单四拍 A 1 1 1 0 B 1 1 0 1 C 1 0 1 1 D 0 1 1 1 A 1 1 1 0 双四拍: 工作方式 励磁方式 D C B A 双四拍 AB 1 1 0 0 BC 1 0 0 1 CD 0 0 1 1 DA 0 1 1 0 AB 1 1 0 0 四相八拍: 工作方式 励磁方式 D C B A 四项 八拍 A 1 1 1 0 AB 1 1 0 0 B 1 1 0 1 BC 1 0 0 1 C 1 0 1 1 CD 0 0 1 1 D 0 1 1 1 DA 0 1 1 0 A 1 0 0 0 (1)四项八拍电路 根据74LS138的工作原理,ABCD四相即为要求的输出项,我们要求从74LS161输出从000到111的循环逻辑信号,从而可以列出74LS138的真值表。如图3.3 图3.3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 工作项 0 1 1 1 1 1 1 1 A 1 0 1 1 1 1 1 1

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