文档介绍：北京工业大学电子课程设计报告学号:姓名:学院:电控学院专业:电子信息工程题目:步进电机控制电路测量放大器第一部分步进电机控制电路一、设计要求(一)、设计任务本课题要求设计一个步进电机控制电路,该电路能对步进电机的运行状态进行控制。(二)、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)。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)。(三)、扩展要求设计步进电机工作方式为四相八拍。(四)、设计框图步进电机控制电路主要由脉冲发生电路、环行脉冲分配电路、控制逻辑及正反控制门、功率放大器(驱动电路)和步进电机等组成。脉冲发生电路环形脉冲分配电路控制电路驱动电路脉冲显示步进电机(五)、参考元器件NE555,计数器74LS161,74LS08,74LS74,74LS14(04),74LS138(74LS153),四相步进电机,发光二极管,续流二极管IN4004,复合三极管TIP122,5Ω(1W)电阻,其他电容、电阻若干。说明:本实验提供的是四相步进电机,它对外有六条引线,其中二条为公共端、另外四条分别为A相、B相、C相、D相,但引脚具体排序未知,故在使用前需要对步进电机进行分析,测试,并判断出具体的相序。四相步进电机磁激励方式基本有三种:i、单四拍方式,通电顺序为A——B——C——D——A;ii、双四拍方式,通电顺序为AB——BC——CD——DA——AB;iii、四相八拍方式,通电顺序为A——AB——B——BC——C——CD——D——DA——A。如果按上述三种通电方式和通电顺序进行通电,则步进电机将正向转动。若通电顺序与上述相反,如单四拍方式,通电顺序A——D——C——B——A,则步进电机将反向转动。如下表所示为步进电机的单四拍和双四拍的励磁方式及A、B、C、D相的输入逻辑信号。有关步进电机的工作原理及使用方法请自己查阅资料。工作方式励磁方式DBCA单四拍方式A1110B1101C1011D0111A1110双四拍方式AB1100BC1001CD0011DA0110AB1100二、电路设计(一)、脉冲发生器:1、设计目标:设计一个可以产生占空比和周期可调的方波信号的脉冲发生器。2、基本思路:利用NE555构成的多谐振荡器产生所需信号。3、选用原件:NE555、5K欧电位器、300欧电阻、50微法电容、。4、电路原理原理公式:T1=(R1+R2)Cln2、T2=R2Cln2仿真波形:(二)、环形移位信号发生电路1、设计目标:设计一个可以生成四路如图表所示变化的脉冲信号,其状态变化由NE555产生的脉冲控制。并能通过开关切换单四拍或双四拍模式。选用元件:74LS194、74LS08。3、设计方案:双向移位寄存器74LS194考虑到双向移位寄存器74LS194的本身功能与步进电机的驱动电路极为接近,又因为此方案用芯片较少,可以使后期布线工作省时间,所以我们最终决定采用以双向移位寄存器为基础的脉冲信号分配电路。74LS194的功能表:RD’S1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行输入74LS194本身具有双向移位的功能,但在启动前需要预先对4个输入端进行置数,来控制输出波形占空比。由于步进电机的驱动有单四拍,双四拍两种方式,所以需要三个开关,其中两个控制S1S0的点位高低来控制寄存器的工作状态,另一个开关用来切换单四和双四拍两种状态。使用1片74LS194,虽然可以非常简单的产生单四拍和双四拍的控制信号,电路图如下:但在增加扩展功能时却遇到了很大的困难,1片74LS194最多只能产生4种不同状态的信号,而四相八拍励磁方式有八种状态,所以至少要用两片74LS194才能实现。在原来电路图的基础上,我们增加了另一片74LS194,希望通过两路不同频率的脉冲信号得叠加来产生四相八拍的脉冲信号。在8位寄存器的置数端设置开关来切换3种励磁状态的思路:74LS194的8路并行输出单四拍输出12345678ABCD01110111110100111011110100111101110010111110110010111111010001111**********LS194的8路并行输出双四拍输出12345678ABCD011100011101101110001101101111000100111111100000111174LS194的8路并行输出四相八拍输出12345678ABCD0111001111010011100111011011110011001011111001001111**********按图表所示列出逻辑表达式,并最终化简得:单四拍状态:A=(12)’、B=(34)’、C=(56)’、D=