科技信息 ○机械与电子○ SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2010 年 第 15 期 基于 LabVIEW 的步进电机控制系统设计 中国人民解放军海军航空工程学院青岛分院 山东 青岛 ( 266041) 李进杰 高 伟 摘 要 介绍了一种基于 的步进电机控制方案 给出了控制系统的构成和具体电路 ， 路和基于 的软件控制程序 系统具有良好的软件交互界面 编程简单 ， ， 控制效果良好 。 【 【 】 】 LabVIEW 关键词 步进电机 单片机 ； LabVIEW 。 ； LabVIEW Design of Step Motor Control System Based on LabVIEW LI Jin-jie GAO Wei 分别介绍了以单片机为基础的硬件控制电 。 (Naval Aeronautical Engineering Academy Qingdao Branch ,Qingdao Shandong ， 266041 China) 【Abstract】A step motor control system based on LabVIEW was introduced. The general design of the control system and the specific circuits were described.The hardware control circuit based on single chip and the software control program based on LabVIEW were introduced.The system had a convenient operational interface with good control effects. 【Key words】Step motor；Single chip；LabVIEW 电机控制盒主要包括主控单片机模块 ：AT89C51 正反转控制字 ， ）， 口向步进电机不断发送步进脉冲 ， 、 、 串口通信模块 脉冲电 流 通过串口接收计算机发送的 然后调用片内电 芯片 转动角度等 。 74LS245 。 其基本工作流程是 如电机转速 放大模块 有关参数 （ 机控制程序 是为了提高电流驱动能力 通过 P1 ， 单片机控制步进电机流程 。 2.2 引言 0 ， 件 电机在自动化控制领域有着广泛的应用 多 种 语 言 实 现 步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的 机 电 元 它的输入量是脉冲序列 步进 其控制程序的编写可以采用 而 采 用 虚 拟 仪 器 图 形 化 编 程 软 件 而且有较好的人机交 输出量则是相应的步进运动的位移 VB、VC 等 等 如 ， ， ， 。 ， 编写步进电机控制程序则更加简单 根据不同的要求可随时调整控制方式 LabVIEW 互界面 ， ， 。 步进电机程序控制原理 1 步进电机的控制是由计算机来实现的 统原理框图如图 所示 。 1 计算机控制步进电机的系 ， 图 1 计算机控制步进电机的系统原理框图 在该控制系统中 发送控制命令 ） 机 供时序脉冲串用于控制步进电机的转动参数 入线上得到一个脉冲 （16 ， 控制计算机通过控制程序向电机控制盒 ， 进制字符 单 片 单片机根据控制指令向步进电机提 每当步进电机从脉冲输 ）， （ 便沿时序脉冲所确定的方向进一步 该系统的硬件部分主要是基于单片机的电机控制盒电路 ， 。 软件部 电机控制盒通过串口与 ， 中的驱动电路随步进电机 ， 分则是基于 计算机和步进电机驱动电路进行通信 一起提供 LabVIEW 开发的电机控制程序 图 ， 1 。 步进电机控制系统硬件设计 2 2.1 步进电机控制盒的设计 电 机 控 制 盒 的 核 心 部 件 是 单 片 机 单片机 公 司 的 单片机的作用就是既要接收来自计算机的控制 指 控制电机的转 电机控 同时将控制指令转换为时序脉冲发送到步进电机 因此步进电机控制盒的设计是电机控制系统的重要内容 采 用 的 是 Atmel ， ， ， ， AT89C51 令 动 制盒的组成框图如图 ， 。 所示 。 2 图 2 步进电机控制盒组成框图 板如图 所示 。 4 图 3 单片机控制步进电机流程图 步进电机的驱动电路根据单片机产生的控制脉冲工作 单片机发送脉冲的分配方式 单片机的 改变步进电机的通电换 即实现步进电机正反转 单片机发送脉冲的 单片机发送脉冲的个数控制步进电机转动角 ； 所示 ）； ， （ ： 基本控制包括 向顺序 控制电机转向 （ 频率控制步进电机转速 度 其控制流程如图 ） 。 3 。 步进电机控制系统软件设计 3 它用图标代替文本代码创建应用程序 NI （National Instruments） 执行顺序是依方块图间数据的流向来决定的 ， 推 出 的 虚 拟 仪 器 开 发 拥有流程图程序设计语 而不像一般 只需从功能模块 即可实现数据的传 高 ， ， 、 在编写方块图程序时 然后再以线条相互连接 ， 公司的运动控制卡可为步进应用提供精确 ， 概述 是 美 国 3.1 LabVIEW LabVIEW ， ， 平台 言的特点 通用的编程语言逐行地执行 中选用不同的函数图标 输 性能的运动解决方案 。 LabVIEW 配合 NI 。 。 3.2 步进电机控制系统程序设计 步进电机的控制软件采用 控制程序前面 控制界面中包含了串口资源的选择和电机参数的设 LabVIEW8.0 进行开发 ， 85 

2010 年 第 15 期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION ○机械与电子○ 科技信息 ， 。 通常情况下 台式计算机会提供两个串口资源 置 任意一个连接到电机控制盒 中选择的串口地址要一致 转速度和旋转角度的设置 盘刻度和数字刻度的形式实时地显示电机的旋转角度 行观察 我们可以选择其中 要求连接控制盒的串口地址与控制界面 ， 电机的控制方式包括旋转方向的选择 旋 电机控制面板通过表 在程序运行过程中 便于操纵者进 、 ， 。 。 ， ， 。 图 4 步进电机控制面板 图 5 电机控制程序流程图 电机控制程序按照图 ， 设置电机参数 所示 序如图 6 组元素 分别是旋转速度 ， 节 。 。 5 所示的流程图运行 设置完毕后控制程序自动将控制命令字更新 控制命令字以十进制数组的形式存在 首先在电机控制界面 更新程 共包含四个数 旋转角度低字节和旋转角度高字 ， ， ， 旋转方向 、 、 ， 7 所示 控制程序是利用 控制命令字更新以后 一旦点击电机控制界面中的电机启动按钮 控制命 函数将电机控制参 程序中电机命令字的格式 控制命令字发送程序就会把控制命令字发送到电机控制盒中 令字发送程序如图 数通过串口写入到电机控制盒中的单片机 需从数值数组转换为 是虚 拟 仪 器 软 件 架 构 简称 间层 。 VISA 为应用程序和仪器总线的通信建立了通道 ， ASCII （Virtual Instrumentation Software Architecture ） 。 VISA 的 作为控制程序和数据传输总线的中 的写入数据 是一种通用 VISA Write 字符作为 标准 VISA I/O 。 ， ， 。 ， 图 7 电机控制命令字发送程序 部分 （ ） 结束语 4 作为一种图形化编程软件 LabVIEW 调试方便等诸多优点 富 采用 地实现对步进电机的驱动控制 、 ， 结合单片机实现对步进电机的控制 LabVIEW 实 现 对 步 进 电 机 转 速 及 转 角 的 控 制 LabVIEW 并且人机交互性强 ， 、 具有编程简单 库函数丰 ， 开发的控制程序可以很方便 通过 上 与 传 统 的 单 片 机 控 制 或 方 便 控 制 编 程 简 单 能直接在 界面友好 LabVIEW ， 。 ， 。 、 、 加运 动 采 集 卡 控 制 相 比 具 有 成 本 低 该系统已经在实际测量系统中得到了应用 ， LabVIEW 等优点 ， 科 。 ● 参考文献 【 】 电动机的单片机控制 微带天线设计与天线测量系统构建 北京 [M]. : 北京航空航天大学出版社 国防科学技术大学硕士 ,2002. 长沙 : [D]. 叶齐鑫 ， .LabVIEW7.1 编程与虚拟仪器设计 北京 : [M]. 清华大学 马思文 方宇栋 基于 . , LabVIEW 的步进电机驱动设计及其应 ,2008,19(2):146-149. 王晓明 ［1］ 尹文禄 ［2］ 学位论文 . . ,2004. 侯国屏 王珅 ， ［3］ 出版社 ,2005，2. 陈方泉 李建周 , 上海大学学报 , ［4］ 用 [J]. 图 6 电机控制命令字更新程序 电子对抗 、 作者简介 李进杰 ： (1975.11—)， 天线设计与测量等 男 ， 山东平度人 硕士 ， ， 主要研究方向为航空 。 责任编辑 汤静 ： ］ ［ ） 页 改比较实用 41 可以简单地复制 上接第 （ 的代码 ， 站制作过程中的工作强度 量 ， ， 。 ， 并修改相应参数即可 如果在一个网站中有多个网页需要类似 这样不仅可以减轻网 还可以大大减轻网站维护过程中的工作 ， 结束语 3 采用第一种方法 制作和插入的过程都比较简单 这就导致网站维护的实时性很难保证 ， 过程比较麻烦 但维护网站的 ， ， 第二种方法采用 JavaScript 和数据库结合使用的方法 的过程需要调试 比较麻烦 果需要放在不同的网页上 ， 但使用起来方便 ， 假设需要不同的图片 ， ， 。 几乎可以一劳永逸 虽然编写 如 或不同的文字也只 ， ， ， 86 ● 需简单修改即可 开发的主流 科 。 。 这种方法对于新手来说比较困难 但符合当前软件 ， ● 参考文献 】 【 环 境 下 的 于魁 李银锁 ， .ASP.NET ［1］ 2010. ［2］ ［3］Frank W.Zammetti.JavaScript 萨师煊 数据库系统概论 王珊 ， . . 高等教育出版社 ． 实战 人发邮电出版社 . Flash 文 件 的 使 用 电 脑 编 程 技 巧 与 维 护 ， . ． 责任编辑 张慧 ： ］ ［