2012年2月15日 第35卷第4期 啊代电子技术 Modern Electronics Technique Feb．2012 V01．35 No．4 基于LabVIEW的步进电机控制 庄瑞荣，昊先球 (华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510006) 摘要：为了实现PC机对步进电机的自动调节，设计了基于座扭仪嚣技术的步进电机控翻方囊．吞境秉用L298N芯 片进行驱动。以LabVIEW作为开发平台，井通过串口实现数据通信。蛄果王示．馕系统能够很方便地实现步进电机的转逢 转向控稍，而且刺用虚拟仅器开发平台LabVIEW壤写上位机程序，鼻有璃翟简单，技稍界面友好．程序可移植性强的静点． 关麓调：步进电机I串口·LabVIEWl VISA 中圈分类号：TN911-34 文敷标识码：A 文章编号：1004—373X(2012)04．0202一03 LabVlEW-based control of stepping motors ZHUANG Rubrong，WU Xian-qiu (Institute ot Physics and Teleurmmunieation Engineering,South china Normal Unlverslty,GuangsEou 510006．China) Abstractl In order tO control the stepping motor automatically，墨I_b、佃聊二based omatrol system for stepping motors Was de- sigTlecL L298N chip is adopted in the system to drive the stepping motors．The data cowanunication between LabVIEW and the micro- controller is execttted via serial port．The software end hBrdware of the system are presented．The experimmtal results show that this system has B convenient operational interlace。and is easy tO realize the control of rotate speed and direction． Keywords z stepping motori serial port,LabVIEW VISA 步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线 步进电机进行调速。 位移的机电元件。它在在工业自动化控制、数控机床、 机器入等领域有着广泛的应用。在远程实验系统中，经 2步避电机控翻硬件电路 常有需要利用步进电机对一些旋钮、位置等进行自动调 2．1 串行接口电路 节。本文设计了基于虚拟仪器技术的步进电机控制方 卓行接口电路由RS 232串行接口、MAX232芯片 案。该方案采用虚拟仪器控制步进电机，编程简单，界 和AT89S51单片机三部分构成。其中，RS 232串行接 面友好．易于更改程序功能，控制灵活性得到了提高。 口用于连接PC的RS 232串行接口，MAX232芯片用 l步进电机工作原理 步进电机按其力矩产生原理可以分为反应式、永磁 式和混合式几种。本文采用的是反应式二相四线步进 电机，定子有两个线圈绕组，设其中一个线圈绕组为 A相，另一个线圈绕组为B相。当给A相绕组通电时· 该绕组即产生磁场，转子齿与A相绕组各齿对齐；当给 B相绕组通电时，转子齿将与B相绕组各齿对齐．这样． 转子就旋转了一个角度。依次给A相，B相绕组通电， 就可以实现步进电机的旋转，改变通电的顺序(即先给 B相绕组通电，再给A相绕组通电)就可以改变电机旋 转的方向。另外，由于步进电机是由脉冲信号进行控制 的，给电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉 冲，它会再转一步。两个脉冲的时间间隔越短，步进电 机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对 收疆日期：2011-09·11 · 基盒硬目：国家自然科学基金资助硬目(10575039) 万方数据 于衔接RS 232串行接口与AT89S51单片机，实现单片 机输入／输出的串口信息到PC的串行接口信息的转 换，即AT89s51单片机信号的TTL电平到RS 232电 平的转换．从而实现二者之间电气特性上的兼容。具体 串行接口硬件电路如图1所示。 2．2驱动电路 步进电机的驱动电路有多种方案，本文采用芯片 L298N进行驱动．该芯片是专用驱动集成电路．输出 电流大，输出功率强。其输出电流为2 A，最高电流 4 A，最高工作电压50 V，可以驱动感性负载，如大功率 直流电机、步进电机、电磁阍等，特别是其输入端可以与 单片机直接相连，从而很方便地受单片机控制。 采用L298N芯片可以直接控翩步进电机，并可以 实现电机正转与反转．实现此功能只需改变输入端的逻 辑电平．同时，为了避免电机对单片机的干扰，在驱动 电路中加入光耦TPL-521，进行光电隔离，从而使系统 能稳定可靠的工作．具体驱动电路如图2所示． 

第4期 庄瑞荣，等：基于LabVIEW的步进电机控制 203 图1 串行接口硬件电路 =? 目2步进电机驱动电蓐 3步进电机控制程序设计 3．1下位机程序设计 命令字改变速度控制变量的值便可以实现转速的控制。 在main函数部分，先调用“串口初始化程序”，再调用 。控制命令字判断程序”以实现电机的速度和转向控制。 单片机接口程序采用C51语言编写。程序中，定 义了数组tablel和table2，用来存储脉冲信号对应的数 main函数的最后部分将单片机收到的命令字返回给 PC机，方便观察者查看通信的情况。下面给出main 据，并定义了一个控制转向的指针control mode，为该 函数及控制变量的程序段。 指针赋予不同的值，电机便实现正反转功能。另外，程 序中还定义一个速度控制变量mode，通过PC机发送 Uchar idata tablelCl一{0xfe。Oxfd．0xfb。0M7，0xff}l HiE转 万方数据 

204 现代电子技术 2012年第35卷 Oxfb，0xfd，0xfe，Oxff／；／／反转 交互界面友好、编程简单、效率高等特点，并且采用 ／7篓竺鉴苎堂竺LaBVIEW编写的控制程序移植性较强，可以很方便地 ……。 ∥速度控制变蕈 被其他程序函诗西构。矗功琵釜鼻全磊磊序‘。 Uchar idata tahleZ(]={Oxf7 uehar idata。eomrol—mode； static int mode； void main() {serinit()； while(1) {display()； if(flag==1) fIag=0； ES一0： SBUF=temp while(!TI， ’F1—0； ES=1； ／／调用串口初始化程序 ／／控制命令字判断 ／／判断是否完成接收 ／／串口q，断芰闭 ／／将原先发送的值运叫 ／／判断是否发送完成 ／／是则硬件清0 ／／再次打开串口中断 3．2上位机程序设计 单片机和PC的通信屉通过单片机的串口和Pc串 口之间的硬什连接实现的。由于LabVIEW软件简洁 直观，功能强大灵活，该设计采用LabVIEW编写上位 机的控制程序。程序编写涉及VISA，它的实质是一个 标准的I／O函数库。这些库函数用于编写仪器的驱动 程序，完成计算机与仪器间的命令和数据传输，以实现 对仪器的程控。 在LabVIEW里使用VISA，必须安装NI—VISA程 序包，安装后，与串口通信相关的VISA函数位于 Functions—AI，I。Functions—Instrument I／O—Serial I ： _ 一 @|i蠹面 习3前面板 匝量一●一 蓍曲 蓍2岛 醋’岛 四田 圈4程序框图 参考文献 [1]李扛全，刘息博，胡蓉，等1．abVIEW虚拟仪器数据采集与 串口通信冽控应用实战[M]，北京：|人民邮电出版社，2010． 子模板上，其中，VISA配置串口函数用于设定一些参 [2]胡仁喜．王恒海，齐东明LabVIEw 8．2 1虚拟仪器实例指 数，并将指定的串口按特定设置初始化；VISA写入函 数将“写入缓冲区”的数据写入指定的串口；VISA读取 导教程[M]．北京：机械工业出版社，2008． [3]陈锡辉，张银鸿．I．abVIEW 8．20程序设计从入门到精通 函数从指定的串171中读取指定字节的数据，并将数据返 [M]．北京：清华大学出版社．2007． 回至“读取缓冲区”；VISA关闭函数关闭指定串口的会 [4]杨将新，李华军，刘东骏．单片机程序设计及应用[M]．北 话句柄或事件对象。 本文设计的步进电机控制程序采用上述的通信函 数结合事件结构进行编写，并通过程序调试，实现了步 进电机的转向和转速控制。程序前面板与程序框图分 别如图3和图4所示。 4结语 本文利用图形化编程语言LabVIEW编写程序实 现j’PC与单片机的串口通信，并结合单片机外围电路 对步进电机进行了转速和转向的控制。实验证明采 京：电子工业出版社，2006． [5]陈诫．李肓武，葛立峰．基于LabVIEW的单片机串口通信设 计[J]．现代计算机，2009(1)：198—200． [6]姜平，冯雪，方亮．基于LabVIEW的温度控制系统设计[J] 电子科学，2010(11)：32—34． [7]季晴基于LabVIEW的申口通信应用[J3．常州信息职业技 术学院学报．2009(3)：8 11 [8]吕向峰，高洪林基于LahVIEW串IA通信的研究[J]．理论 与方法，2009，28(12)：27、30． [93坂本正文步进电机应用技术[M]．王自强，译．北京：科学 出版杜，2010． [10]侯殿有单片机【：语言程序设计[M]．北京：人民邮电出版 用l。abVlEW编写的程序对步进电机进行控制具有人机 社，201 0． 作者简介：庄瑞荣 男，1 986年出生，广东茂名人，在读硕士研究生。研究方向为物理实验课程与教学 万方数据 

基于LabVIEW的步进电机控制 作者： 庄瑞荣， 吴先球， ZHUANG Rui-rong， WU Xian-qiu 作者单位： 刊名： 英文刊名： 华南师范大学物理与电信工程学院,广东广州,510006 现代电子技术 Modern Electronics Technique 年，卷(期)： 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xddzjs201204063.aspx 2012,35(4)