1、課題名稱 步進電機驅動器 班 級 09材成(一)班 學 號 姓 名 指導老師 王老師 時 間 2010年06月20日 景德鎮陶瓷學院電工電子技術課程設計任務書姓名 班級 材料成型（一）班 指導老師 王老師 設計課題：步進電機驅動器設計任務與要求查找一個感興趣的電工電子技術應用電路，要求電子元件超過3050個或以上，根據應用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務：1、 分析電路由幾個部分組成，并用方框圖對它進行整體描述；2、 對電路的每個部分分別進行單獨說明，畫出對應的單元電路，分析電路原理、元件參數、所起的作用、以及與其他部分電路的關系等等；3、 用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，

2、在電路圖中加上自己的班級名稱、學號、姓名等信息；4、 對整體電路原理進行完整功能描述；5、 列出標準的元件清單；設計步驟1、 查閱相關資料，開始撰寫設計說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進行相應的原理、參數分析計算、功能以及與其他部分電路的關系等等說明；4、 列出標準的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關說明；6、列出設計中所涉及的所有參考文獻資料。設計說明書字數不得少于3000字。參考文獻1 童詩白, 華成英. 模擬電子技術基礎. 北京:高等教育出版社2 康華光.電子技術基礎（模擬部分）.北京：高等教育出版社，2005.

3、3 秦曾煌. 電工學下冊. 北京：高等教育出版社，2010（3）.4 曹漢房，陳耀奎. 數字技術教程. 北京：電子工業出版社，1995.5 邱光源.電路，5版. 北京：高等教育出版社.6 李士雄，丁康源. 數字集成電子技術教程. 北京：高等教育出版社，2003.目 錄 1、 總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12、 方波產生電路圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. .33、 環形分配電路圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54、 功率放大電路圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65、 總體電路原理相關說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76、 總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87、 電子元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98、 參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109、 設計心得體會. . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111、總體方案與原理說明（1）步進電機介紹步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的

7、特點，廣泛應用于各種開環控制。（2）設計方案步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。 目前，對步進電機的控制主要有由分散器件組成的環形脈沖分配器、軟件環形脈沖分配器、專用集成芯片環形脈沖分配器等。本設計選用第三種方案，用PMM8713三相或四相步進電機的脈沖分配器、SI-7300A兩相或四相功率驅動器，組成四相步進電機功率驅動電路，以提高集成度和可靠性，步進電機控制框圖見圖1。圖1 步進電機控制系統框圖通常來說（如下所述），步進電機驅動器所要實現的功能簡單

8、來說就是控制電機的轉動方向和轉速。步進電動機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行元件。當步進電動機驅動器接收到一個脈沖信號（來自控制器），它就驅動步進電動機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。依據本次設計的具體要求，步進電機驅動電路整體框圖2。圖2 步進電機驅動器整體框圖（3）設計思想與設計原理它由方波產生電路，脈沖環形分配電路和功率放大電路三大主要電路組成。方波產生電路主要為脈沖環形分配電路提供方波脈沖信號，使得驅動信號發生電路輸出四相驅動信號，經過功率放大電路，為電機提供足夠的電流，從而控制電機的運轉。2、方波產生電路圖圖3 方波產生電路圖方

9、波產生電路工作原理：接通電源后，電容C1被充電，Vc上升，當Vc上升到2/3Vcc時，觸發器被復位同時放電BJT導通，此時V0為低電平，電容C1通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc下降到1/3Vcc時，觸發器又被置位，V0翻轉為高電平。電容器C1放電所需時間為：t1=0.7R2C當C放電結束時，T截止，Vcc將通過R1和R2向電容器C1充電，Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的時間為：t2=0.7(R1+R2)C當Vc上升到2/3Vcc時，觸發器又發生翻轉，如此周而復始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為：f=1/(t1+t2)=1.43/(R1+2R2)C通過調節R2，改變頻率的

10、大小，從而改變電機的轉速.3、環形分配電路圖圖4 環形分配電路圖環形分配電路工作原理：方波信號產生電路輸出的時鐘脈沖從環形分配電路輸入端輸入，當每送入一個時鐘脈沖，輸出端就向左或向右移動一位。開關S2和S3組成了一個簡單的正相/反相轉動控制電路，先使S2=1,S3=1，開始置數，A端輸入高電平，再使S2=1,S3=0,此時寄存器將左移，若將QAQBQCQD都接一個發光二極管，那么此時4個發光二極管的發光順序為QA-QD-QC-QB-QA,若使S2=0,S3=1,則將向右移。S1控制電路為單相或雙相激勵，S1斷開時，只有A端單相激勵，若S1閉合，則實現A端和B端雙相激勵。該電路將方波信號分配給四

11、個端口QAQBQCQD，從而與電機的四相相連。該部分電路其實包括了正相/反相轉動控制電路和單相或雙相激勵控制電路.4、功率放大電路圖電工圖 5 功率放大電路圖功率放大電路工作原理：由于電機各相繞組部是繞在鐵芯上的線圈，所以電感較大，繞組通電時，電流上升率受限制。因而影響電機繞組電流的大小。繞組斷電時，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已有的電流不能突變，在繞組斷電時會產生反電動勢。5、 總體電路原理相關說明總電路原理: 經過以上分析，我們將各部分電路連接，并加以適當控制，即得到了四相步進電機驅動器的總體電路圖。 原理：接通電源后，電容C1被充電，Vc上升，當Vc上升到2/3Vcc時，觸發器被復位

12、同時放電BJT導通，此時V0為低電平，電容C1通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc下降到1/3Vcc時，觸發器又被置位，V0翻轉為高電平。方波信號產生電路輸出的時鐘脈沖從環形分配電路輸入端輸入。開關S2和S3組成了一個簡單的正相/反相轉動控制電路。S1控制電路為單相或雙相激勵，S1斷開時，只有A端單相激勵，若S1閉合，則實現A端和B端雙相激勵。該電路將方波信號分配給四個端口QAQBQCQD，從而與電機的四相相連。經A相、B相、C相及D相連接的三極管放大，再通過電機線圈產生的電感控制電流大小，從而放大幾倍到幾十倍然后輸出，控制電機轉動方向和轉速。6、總體電路原理圖7、 電子元件清單序號編號名稱數

13、量174194四位移位寄存器1片2555555定時器1片3S1S3單刀雙置開關3只4R11千歐7只5R2200千歐1只6D1二極管6只7D2穩壓管4只8C11uF1只9C20.01uF1只10C3100uF1只11C40.1uF1只12T理想三極管4只13L1mH4只8、參考文獻【1】 童詩白，華成英. 模擬電子技術基礎M.3版. 北京：高等教育出版社， 2010.【2】 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）M. 北京：高等教育出版社，2005.【3】 秦曾煌. 電工學下冊M. 北京：高等教育出版社，2005.【4】 曹漢房，陳耀奎. 數字技術教程M. 北京：電子工業出版社，1995.【5】 邱

14、光源. 電路M.5版. 北京：高等教育出版社,2010.【6】 李士雄，丁康源. 數字集成電子技術教程M. 北京：高等教育出版社,2003.9、設計心得體會以上為實習期間所分析的電機驅動電路，它經過多次修改和整理，是一個比較不錯的設計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，分析中也存在一定的問題，譬如說這里只分析了大部分一些電路原理，某些過于復雜和編程之類的原理并未作出解釋，但過于復雜，本次設計未其中。這需要一段時間的進一步改進，如果有好的意見，希望老師給以支持。 在這次電子電工課設計中我遇到了許多問題：第一次所交的設計方案中我沒有嚴格按照老師所要求的格式書寫，而且有的圖是截圖，我抱著僥幸的心理等待老師批閱，但還是沒有逃過老師的眼睛，被退回來了，心里很不