密级：公开
科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF
SCIENCE AND TECHNOLOGY
学士学位论文
THESIS OF BACHELOR
（2011 —2012 年）
题目基于AT89S52单片机的步进电机控制
学科部：
专业：
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
起讫日期：2011/12/5~2012/5/24
目录
摘要...................................................................... I
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 设计要求 (1)
1.3 设计内容 (2)
1.4 小结 (2)
第二章系统总体方案设计 (3)
2.1 主要器件简介 (3)
2.1.1 AT89S52单片机简介 (3)
2.1.2 ULN2003A简介 (3)
2.1.3 四相五线永磁型步进电机M35SP-7NP简介 (4)
2.1.4 红外遥控简介 (4)
2.2 步进电机的工作原理 (5)
2.2.1 步进电机简介 (5)
2.2.2 步进电机的工作原理 (6)
2.3 步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (7)
2.4 系统总体设计方案 (10)
2.4.1系统框图 (10)
2.4.2 系统设计方案与功能简述 (10)
2.5 小结 (11)
第三章系统整体硬件设计 (12)
3.1 单片机最小系统电路设计 (12)
3.2 状态显示模块硬件电路设计 (13)
3.3 按键与红外接收模块硬件电路设计 (14)
3.4 ULN2003A步进电机驱动模块硬件电路设计 (14)
3.5 ISP单片机在线程序下载器接口电路 (15)
第四章系统软件设计 (16)
4.1 软件设计思路 (16)
4.2 系统设计主程序流程图 (16)
4.3 主程序初始化流程图 (17)
4.4 步进电机运行控制子程序流程图 (18)
4.5系统程序简要说明 (20)
第五章系统运行与调试 (21)
5.1开发软件简介 (21)
5.1.1 Keil编程软件简介与使用 (21)
5.1.2 Proteus仿真软件的简介与使用 (21)
5.1.3系统的仿真图 (22)
5.2系统的软硬件联调及问题总结 (22)
第六章总结与展望 (24)
参考文献（References） (25)
致谢 (26)
附录一：系统原理图 (27)
附录二：实物照片 (28)
基于AT89S52单片机的步进电机控制
摘要：步进电动机由于用其组成的控制系统既简单、廉价、低噪音、响应快、速度位移控制精准，又非常稳定可靠，因此在办公自动化设备、数控系统以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
文章以单片机AT89S52为控制核心，通过单片机的I／O口输出的具有时序的脉冲信号作为步进电机的控制信号，实现了步进电机的速度控制。本设计在AT89S52单片机最小系统的基础上，外扩驱动芯片ULN2003A作为步进电机的驱动电路、外扩3个按键以及红外线来实现对步进电机的状态控制、外扩发光二极管显示步进电机的正反转、外扩数码管显示电机运行速度的大小。在硬件设计的基础上，通过在keil下进行软件编程，最终完成了基于单片机的步进电机的控制系统设计。
本文从硬件和软件两个方面对基于单片机的步进电机的控制进行了详细的介绍，最后给出了调试过程和PROTEUS仿真图，该设计具有设计成熟、简单可靠、稳定性高等特点。
关键词：步进电机，脉冲，驱动机构，单片机，转动
The stepping motor control system based on AT89S52 MCU
Abstract：Stepper motor because of the open-loop system composed of simple, cheap, low noise, fast response speed, displacement control precision, it is very stable and reliable, therefore in the office automation equipment, CNC system and various control devices and many other fields have a wide range of applications.
This paper introduces a singlechip stepper motor control design, A T89S52 single-chip computer to control the stepping motor, SCM through the I / O port with the output timing of the pulse signal as a stepper motor control signal, the design uses 3 keys and infrared ray to realize the stepper motor state control, through the microcontroller, motor drive chip ULN2003A, the corresponding keys and the infrared remote controller to realize the above function, stepping motor positive and negative conversion of light-emitting diode display, its running speed to a certain level in the digital tube display.
This paper describes the stepper motor, infrared control and microcomputer principle, system block diagram, hardware circuit, program flow, and the entire system in the debugging process of the problems encountered and their solutions. The design is simple and reliable, sophisticated design, high stability.
Key words: stepping motor pulse，driving mechanism，single chip microcomputer，rotation
第一章绪论
1.1 引言
步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor 或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点。
正是由于步进电机具有突出的优点，所以成了机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中，例如打印机，纸带输送机构，卡片阅读机，主动轮驱动机构和存储器存取机构等，步进电机也在军用仪器，通信和雷达设备，摄影系统，光电组合装置，阀门控制，数控机床，电子钟，医疗设备及自动绘图仪，数字控制系统，工具机控制，程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用。因而，对于步进电机控制的研究也就显得尤为重要了。
为了得到良好的控制性能，对步进电机的控制的研究就一直没有停止过，许多重大的技术得以实现。基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。其中步进电机的驱动，可以采用汇编语言或C语言进行软件开发，通过串行或并行通信的方式实现ｐｃ机与步进电机控制器之间的数据通信，最终实现由PC 机直接控制步进电机的方法。此外还可以采用无线控制技术，实现远、近距离的无线遥感控制步进电机，实现一些人不宜直接接触的工业现场等环境复杂的地方，不过无线控制步进电机也可以用来在家居环境中，比如遥控窗帘等等。
本文正是采用红外无线技术，能够实现10M左右的红外控制步进电机，非常方便实用。
1.2 设计要求
本设计的要求如下：
1、开始通电时，步进电机停止转动
2、单片机分别接有按键开关K1、K2和K3，用来控制步进电机的转向，要求如下：
1）当按下K1键时，步进电机正转；
2）当按下K2键时，步进电机反转；
3）当按下K3键时，步进电机停止转动。
3、能够通过相应颜色的指示灯和数码管来指示步进电机运行状态和运行速度级别。
4、正转采用一相激磁方式，反转采用1—2相激磁方式。
5、能够实现通过红外发射装置来实现对步进电机的控制。
6、能够编程实现所需的各种功能，并能正常调试。
1.3 设计内容
本论文采用的电动机是四相五线步进电机，采用的方法是利用AT89S52单片机产生控制脉冲来控制步进电机的运行转态。最终能够实现步进电机的运行状态、转速级别的显示，能通过按键和红外遥控器来控制步进电机的启动、加速、减速、正反转和停止等功能。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
本设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度等级的，并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
1.4 小结
步进电机凭借着其优良的性能，如步进电机无累积误差，精度高，可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等。所以广泛应用于各种控制场合中，从工业控制到到玩具家用等等，或者说用到了精确转动的地方，就用到了步进电机。本文也旨在通过对步进电机的研究来实现对其进行各种控制，并将其应用到实际生活之中去，其中本文采用红外接收装置意在实现通过对步进电机的红外无线控制，能扩展其应用范围。总之，步进电机是一种非常实用和易控制的电机，研究其功能、控制特点非常有必要。
第二章系统总体方案设计
2.1 主要器件简介
2.1.1 AT89S52单片机简介
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，32个可编程I/O口线
，两个16位定时器/计数器，该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
2.1.2 ULN2003A简介
ULN2003A概述与特点：ULN2003A是高耐压、大电流达林顿陈列，其内部结构如图1所示。
图1 ULN2003内部结构图
ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并能够在关态时承受 50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力。
ULN2003A的输出结构是集电极开路的，所以要在输出端接一个上拉电阻，在输入低电平的时候输出才是高电平。在驱动负载的时候，电流是由电源通过负载灌入ULN2003A的。ULN2003A的应用电路如图2所示。
图2 ULN2003的应用电路
2.1.3 四相五线永磁型步进电机M35SP-7NP简介
M35SP-7NP是四相五线永磁型步进电机，其转矩和体积较小，步进角为7.5度。电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，一根为电源引出线，这样一共有5根引出线。
步进电机内部结构图如图3所示。
图3 步进电机内部结构图
2.1.4 红外遥控简介
红外遥控系统由发射和接收两大部份组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如下图4和图5所示。发射部份包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部份包括光、电转换放大器、解调、解码电路。由于采用不同芯片其发送和接受的过程是不一样的，此次设计采用的是HT6221红外编码芯片，0038一体化红外接收头。红外遥
控编码和解码原理如下图所示：
2.2 步进电机的工作原理
2.2.1 步进电机简介
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。
（一）步进电机的静态指标术语
1、相数：产生不同对N 、S 磁场的激磁线圈对数。常用m 表示。
2、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n 表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB ，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A 。
3、步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半键盘 编码调制 LED
光/电放大 解调
解码
遥控发射器 遥控接收器 图4 红外遥控系统
bit “0” 图5 遥控码的“0”和“1”
步）。
（二）步进电机动态指标及术语：
1、步距角精度：
步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、失步：
电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步
3、失调角：
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。
4、电机正反转控制：
当电机绕组通电时序为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA时为正转，通电时序为DA-D-CD-C-BC-B-AB-A时为反转。
（三）步进电机的特征如下：
1、一般步进电机的精度为步进角的3%-5%，且不积累。
2、步进电机外表允许的最高温度。
一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减少，从而导致力矩下降。
4、步进电机低速时可以正常转动，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
2.2.2 步进电机的工作原理
步进电机的工作就是步进转动，其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率(f)成正比，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
如下图6所示的步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图6 四相步进电机步进示意图
开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图7所示：
图7 步进电机工作时序波形图
2.3 步进电机常见的控制方案与驱动技术简介
（一）常见的步进电机控制方案
1、基于电子电路的控制
步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放大驱动电路。步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。系统组成如图8所示。
图8 基于电子电路控制系统
此种方案即可为开环控制，也可闭环控制。开环时，其平稳性好，成本低，设计简单，但未能实现高精度细分。采用闭环控制，即能实现高精度细分，实现无级调速。闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理，自动给出脉冲链，使步进电机每一步响应控制信号的命令，从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步。该方案多通过一些大规模集成电路来控制其脉冲输出频率和脉冲输出数，功能相对较单一，如需改变控制方案，必须需重新设计，因此灵活性不高。
2、基于PLC的控制
基于PLC的步进电机控制系统有PLC、环形分配器和功率驱动电路组成。控制系统采用PLC来产生控制脉冲。通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量，同时通过编程控制脉冲频率来控制步进电机的转动速度，进而控制伺服机构的进给速度。环形脉冲分配器将PLC输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环形分配器，也可采用硬件环形分配器。
采用软件来产生控制步进电机的环型脉冲信号，并用PLC中的定时器来产生速度脉冲信号，这样就可以省掉专用的步进电机驱动器，降低硬件成本。但受到PLC工作方式的限制及其扫描周期的影响，步进电机不能在高频下工作，无法实现高速控制。并且在速度较高时，由于受到扫描周期的影响，相应的控制精度就降低了。
3、基于单片机的控制
采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。由于单片机的强大功能，还可设计大量的外围电路，键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。环形分配器其功能由单片机系统实现，采用软件编程的办法实现脉冲的分配。
本方案有以下优点：(1)单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；(2)用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，大大提高了接口电路的灵活性和
通用性；(3)单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，大大提高系统的交互性。
基于以上各种方案的对比，可以看出基于单片机的步进电机控制优势明显，故本次设计采用基于单片机的控制方案。
（二）步进电机驱动技术
步进电动机上个世纪就出现了，它的组成、工作原理和今天的反应式步进电动机没有什么本质区别，也是依靠气隙间的磁导变化来产生电磁转矩。步进电机驱动技术指的是用步进电机驱动器的驱动级来实现对步进电机各相绕组的通电和断电，同时也是对绕组承受的电压和电流进行控制的技术。到目前为止，步进电机驱动技术通常分为单电压驱动、单电压串电阻驱动、高低压驱动、斩波恒流驱动、升频升压驱动和细分驱动等。
单电压驱动是通过改变电路的时间常数以提高电机的高频特性。它的优点是结构简单、成本低；缺点是串接电阻器的做法将产生大量的能量损耗，尤其是在高频工作时更加严重，因而它只适用于小功率或对性能指标要求不高的步进电机驱动。这种驱动方式目前主要用于小功率或启动、运行频率要求不高的场合。
高低压驱动是指不论电动机的工作频率是多少，在导通相的前沿用高电压供电来提高电流的上升沿斜率，而在前沿过后采用低电压来维持绕组的电流，即采用加大绕组电流的注入量以提高出力，而不是通过改善电路的时间常数来使矩频性能得以提高。但是使用这种驱动方式的电机，其绕组的电流波形在高压工作结束和低压工作开始的衔接处呈凹形，致使电机的输出力矩有所下降。这种驱动方式目前在实际应用中还比较常见。
细分驱动是指在每次脉冲切换时，不是将绕组的全部电流通入或切除，而是只改变相应绕组中电流的一部分，电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分。细分驱动时，绕组电流不是一个方波而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除。比如：电流分成n个台阶，转子则需要n次才转过一个步距角，即n细分细分驱动最主要的优点是步距角变小，分辨率提高，且提高了电机的定位精度、启动性能和高频输出转矩：其次，减弱或消除了步进电机的低频振动，降低了步迸电机在共振区工作的几率。可以说细分驱动技术是步进电动机驱动与控制技术的一个飞跃。
通过对比以上各种驱动技术，我们可以看出细分驱动技术优势明显，其控制的步距角小，定位精度高，启动性能好等，此次设计也是采用的细分驱动技术。
2.4 系统总体设计方案
2.4.1系统框图
步进电机的控制系统的框图如图9所示：
图9 系统结构框图
2.4.2 系统设计方案与功能简述
本次设计采用AT89S52单片机作为控制器元件。整个控制系统主要由四部分组成，各部分主要功能简介如下：
(1) 键盘与红外控制电路部分
键盘由单片机的P3口的P3.5、P3.6、P3.7来控制，采用独立按键设计。其功能分别为：正转（加速）、反转（减速）、停止。红外接收头采用万能式一体式接收头，连接在单片机的P3.2（INT0）口，通过外部中断在接收处理遥控器发射的控制信号。在软件中，采用循环扫描法来实现键盘的识别与处理。
(2) 显示电路控制部分
在此次设计里，显示器件采用了一位8段共阳LED 数码管显示器。通过它来显示步进电机当前运行级别等级。显示硬件电路采用共阳数码管加PNP 型9012三极管驱动，驱动电流更大，使数码管更加明亮，使电路的连接更加规范稳定。
(3) 步进电机的励磁控制
步进电动机的励磁方式可以分为全步励磁及半步励磁。适当控制步进电机A 、B 、/A 、/B 的励磁信号，即可控制步进电机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断地送出脉冲信号，即可令步进电动机连续转动。在本设计中，通过设置AT89S52的定时器的初始值来实现89C51的端口输出相应的相序脉冲，从而实现对步进电机的控制。
(4) 步进电机的驱动电路
AT89S52
键盘输入 数码管显示 ULN2003A 步进电机驱动电路 步进电
机
LED 指示灯 红外接收头 电源电路 振荡电路 复位电路
在本设计中，采用ULN2003A作为步进电机的驱动芯片，ULN2003A是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动芯片。经常用在显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动、伺服电机、步进电机驱动等电路中。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受 50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行稳定的运行。是最佳的驱动选择之一。
2.5 小结
本章主要介绍了此次设计中所用的各种器件以及整个系统设计的总体方案，包括AT89S52单片机介绍、基本器件四相五线永磁型步进电机M35SP-7NP简介、步进电机驱动芯片ULN2003A简介以及红外遥控简介等，并绘出了系统框图，对各部分框图的功能进行了介绍。在下一章将通过具体的电路来实现上述框图的功能。
第三章系统整体硬件设计
3.1 单片机最小系统电路设计
图10所示的为AT89S52单片机的最小系统图，它是单片机工作的基本保证，包括电源电路、振荡电路和复位电路。
单片机的复位采用高电平复位，主要有按键复位和上电复位，此处上电复位电路利用10uF电解电容充电，10K电阻对充电电容放电，电容充电时间为t=10uF * 10K=100mS，足以使单片机在高电平期间完成复位操作。按键复位，5V电源经过220Ω限流电阻和按键直接接到RST引脚，当按键按下RST直接被拉高实现复位操作。
振荡电路是产生单片机工作的时序是单片机所必须的，单片机的一切控制操作都是基于这个时钟基准工作的。MCS-51单片机的时钟振荡器是由单片机内部反相器的外接晶振及微调电容组成的一个三点式振荡器，将晶振和微调电容接到单片机的XTAL1和XTAL2引脚段即可产生自激振荡，产生时钟周期。在实际中采用12MHz晶振和2个30pF微调电容组成单片机的振荡电路。
RAM是单片机的数据存储器，分为片内和片外，AT89S52单片机内部的有256B RAM，可寻址空间为64K，此处设计无外接扩展。ROM是单片机的程序存储器，也分为片内外ROM，可寻址空间为64K，在AT89S52单片机中，有8K的内部ROM，足够此次设计中程序的存储，也无需扩展外接。
在图10中下部分为电源接口电路，在此次设计中采用适配器，将5V电源通过电源座接口引进，供整个系统工作。电源是所有系统工作的基础，电源稳定，系统的工作才能可靠。电源在引进本系统后，有开关控制电源的接通，0.1uF电容滤波处理，还有LED电源指示灯等。
图10单片机最小系统图
3.2 状态显示模块硬件电路设计
状态显示模块硬件电路包括LED显示电路设计和数码管显示电路设计两部分。
图11所示的电路为指示等电路，其中红色的LED表示步进电机停止转动，绿色的表示步进电机正转，黄色的表示步进电机反转。电路中采用LED灯的负极接单片机的I/O口，正极经220R限流电阻到5V电源，这样IO口输出低电平就可以驱动LED灯，此种接法采用灌电流驱动，提高了单片机的驱动能力。
图12所示的电路是数码管驱动电路用来指示步进电机运行速度的级别，采用共阳数码管，用PNP三极管驱动。只要单片机的P30口输出一个低电平，PNP三极管导通，三极管的基极（COM网络）会被拉高，就可以驱动数码管显示了。此种接法可使数码管的亮度增加，显示清晰。
图11 转向指示灯电路图12 数码管显示与驱动电路
3.3 按键与红外接收模块硬件电路设计
在电路中红外信号发送采用现有的遥控器发射红外线，在接收模块中由红外接收头去接收遥控器发射的红外线，在单片机程序中通过对红外遥控器键值的判断来实现相应的操作，从而实现对步进电机的正反转控制，速度调节和速度级别的显示。
图13是按键电路，S1按下表示步进电机正转，S2按下表示步进电机反转，S3按下步进电机停止转动。采用低电平控制。在程序中，单片机不停的扫描检测对应IO口电平的变化，来判断是哪个键按下，从而在程序中去调用相应的程序，执行操作。
图14是红外接口电路，此处只要插上一个红外接收头就可以接收到红外信号，并对步进电机进行控制。
图13 按键电路图14 红外接口电路
3.4 ULN2003A步进电机驱动模块硬件电路设计
此电路是步进电机的驱动部分，选用的是ULN2003A芯片来驱动的，ULN2003系列是一款高耐压，大电流达林顿管驱动器，包含7个NPN达林顿管。通过ULN2003A构成的驱动电
路比较常用，如下图15所示。
通过单片机的P2.0~P2.3 输出脉冲到ULN2003A的IN1~IN4口，经信号放大后从OUT1~OUT4 口分别输出到电机的A、B、C、D相，这样通过单片机的IO口输出的脉冲信号经过ULN2003A放大后，连接到步进电机A、B、C、D四相后，可直接驱动步进电机，实现对步进电机的控制。
图15 步进电机驱动电路
3.5 ISP单片机在线程序下载器接口电路
图16是AT89S52特有的在线程序下载接口电路，只需要一个ISP线就可以很方便的将写好的程序下载到单片机中去。
图16 程序下载接口电路
3.6 小结
本节主要介绍了系统设计中硬件电路的设计，包括单片机最小系统电路，与ULN2003步进电机驱动电路等。在相应电路中都有文字说明，具体介绍了各个模块电路的工作过程或是设计思想。
一、设计任务书 设计内容：用80C51单片机设计一个步进电机控制器 设计要求： 1.用8015设计一个四相步进电机。 2.可控制步进电机的启动与停止，正转与反转。 3.10档速度调节。 4.点动控制。 5.可显示电机运行参数。 二、设计总体方案 （一）控制方式的选择 控制主要用于电机速度和方向的转换。控制方式有按键控制和开关控制两种。按键较开关而言，操作更加简便，故选按键控制。 方案一：独立按键。独立按键可自由连接，线路简单。 方案二：编码式键盘。编码式键盘的按键接触点接于74LS148芯片。当键盘上没有闭合时，所有按键都断开，当某一键闭合时，该键对应的编码由74LS148输出。 本次设计所需按键不多，不需要采用复杂编码，考虑硬件条件、线路连接和经济性等方面，选择方案一。 （二）电机电路设计方案的选择 由于条件的限制，对于电机的选择只能是实验台上最小步距角18°的电机，其中已包含了驱动电路。 （三）单片机的选择 方案一：AT89C51高性能8位单片机，内部集成CPU、存储器、寄存器、I/O接口，从而构成较为完整的计算机，价格便宜。 方案二：C8051F005单片机，该单片机是完全集成的混合信号系统及芯片，具有8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还继承了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，执行速度快，但价格较贵。 本次课程设计是在仿真环境下进行，没有太过考虑单片机选择的问题，但就设计本身来讲，从物美价廉的角度考虑，选择方案一较合适。 （四）显示方案的选择 方案一：采用LED数码管。LED数码管是轮流现实的，其利用人烟的视觉暂留特性，使人感觉不到数码管闪动，看到每只数码管都常亮。利用其显示必须不停给数码管数据输入口循环赋值，显示内容较多，编程和接线较为复杂。 方案二：采用LCD1602液晶显示器。LCD1602具有功率小，效果明显，变成容易等优点，且它最多能显示2×16个字符，可以轻松满足设计要求。 由上可知，LCD1602液晶显示器的优点突出，故选择方案二。 （五）软件部分的选择 软件部分的选择主要是指编程语言的选择，编译调试工具根据设计平台选择伟福软件。编程语言主要有以下两种方案。
我上周刚做的这个实验成功拉，给你参考一下吧这可是我当时辛辛苦苦编出来的啊，不过我用的是L298驱动的和ULN2003一样，你把它换成2003就行拉 #include
for(j=200;j>0;j--); temp=P3; temp=temp&0x0f; if(temp!=0x0f) { temp=P3; temp=temp&0x0f; switch(temp) { case 0x0e: key=1; break; case 0x0d: key=2; break; case 0x0b: key=3; break; case 0x07: key=4; break; } temp=P3;
temp=temp&0x0f; while(temp!=0x0f) { temp=P3; temp=temp&0x0f; } } } P3=0xff; P3_5=0; temp=P3; temp=temp&0x0f; if(temp!=0x0f) { for(i=50;i>0;i--) for(j=200;j>0;j--); temp=P3; temp=temp&0x0f; if(temp!=0x0f) { temp=P3; temp=temp&0x0f; switch(temp)
基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验指导书 仇国庆编写 重庆邮电大学自动化学院 自动化专业实验中心 2009年2月
基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验目的及要求： 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量) 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED 数码管显示。 实验原理： 步进电机控制原理 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所 以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将 逐渐扩大。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来 进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由 脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号 可以由单片机产生。 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几 何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻 两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐， B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：(图2所示)
本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计
摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动
Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver
编号： 综合智能电子 实训 (论文)说明书题目： 院（系）：使用科技学院 专业：电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 2010年 1 月 6 日
目录 引言 第1章简介 1.1 步进电机 第2章步进电机原理 2.1 步进电机的工作原理 2.1.1结构及基本原理 2.1.2 电机的步进顺序 第3章系统的硬件设计 3.1 系统设计方案 3.2 主从机硬件部件介绍 3.2.1A T89S51简介 3.2.2 TGI2864E简介 3.2.3MAX485 串行通信 3.2.4TIP122 3.2.5 MOC70T2 3.3 LCD显示电路设计 3.4 电机驱动模块设计 第4章系统的软件实现 4.1 系统软件主流程图 4.2 系统初始化流程图 4.3 部分子程序 第五章总结 致谢 参考文献 摘要：本文使用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法，可以有效地减少系统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的使用实例。
关键词:步进电机控制系统，插补算法，变频调速，软硬件协同仿真 In this paper, microcontroller, stepper motor driver chips, character LCD and keypad array, build a set of stepper motor controller and driver as one of the stepping motor control system. Two-dimensional table as a charged object by stepper motor drive ball screw in X / Y axis linkage. This paper discusses a minimum of parameters to determine the trajectory of a circular interpolation method and the method of frequency control stepper motor. Stepper motor control system has been developed using the software and hardware co-simulation method, can effectively reduce the system development cycle and cost. Finally, the stepper motor control system application examples.
基于单片机的步进电机驱动控制 一、步进电机概述 1．步进电机的定义 步进电机指的是以数字脉冲信号作为电机线或教位移的控制信号，并以数字脉冲频率对电机的转速进行控制的动力控制系统。 在负载正常范围的情况下，步进电机的运行状态只和数字脉冲发生器提供的信号的频率和脉冲占空比有关，一般情况下，电机的状态不受负载的影响。电机的运行角度只和每次所给予的脉冲信号强度有关，而电机的运行速度也只和脉冲信号的频率有直接关 系。这种采用弱点控制强电的控制方式使得步进电机在速度、位移等控制领域有着普通电机不能比拟的优势。 2.驱动控制系统框图 步进电机控制系统有着精确控制、运行稳定的特性，这一其他电机不能比拟的优势使得步进电机得到了广泛的应用。而一般对步进电机控制系统的驱动必须要包含脉冲信 号发生部分，功放部分和驱动控制部分等几个模块电路，我们根据这些通过的模块电路，可将步进电机控制系统的通用框图绘制如下： 在上图的步进电机驱动控制系统方框图中，控制步进电机运行状态的脉冲信号一 般由集成芯片产生，可以是单片机、等智能芯片，也可以是一般的数字电路集成芯片。信号分配环节则要根据步进电机的型号来选择，如四相步进电机有四相四拍和四相 八拍种信号分配的方式；两相步进电机有两相四拍和八拍等脉冲加载形式。功放部分 在驱动环节上显得尤为重要。动态平均电流是步进电机转矩大小的决定因素，前提条件 是电机的速度。电机力矩与平均电流成正比，驱动系统对电机的反电势消弱越多，则平 均电流就越大。 我们一般可以用恒压和恒压串电阻的方法来驱动，或者在条件允许的情况下我们可以用高低压驱动、恒流和细分数等方法来驱动实际的应用过程种，多采用数字集成驱 动芯片作为步进电机的驱动手段。 二、现阶段国内外步进电机驱动的常用方式 1.变频器控制方式 使用变频器对步进电机进行驱动控制时，可以很好的解决步进电机在启动和停止时 容易失步的问题，提高了系统的控制精度。但是变频器的应用成本较高，结构和操作也 比较复杂，无形中提高步进电机的控制难度。 2.PLC控制方式 使用ABB、西门子、欧姆龙等国际知名生产制造商研发的系列产品可以 实现对步进电机的理想化控制，但是基于核心的步进电机控制系统成本高昂，且 难以实现精确控制，在本系统中不太适合。 3.单片机控制方式 随着嵌入式系统在工业控制领域中的广泛应用，以单片机特别是系列单片机 作为控制核心的步进电机控制电路在生产生活领域得到了普及，单片机有着大规模数字
单片机原理及系统课程设计 1 引言 步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。 随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。 步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。 1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。 在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
2 设计方案与原理 4.1 设计方案 设计一个51单片机四相步进电机控制系统要求系统具有如下功能： （1）由I/O口产生的时序方波作为电机控制信号； （2）信号经过驱动芯片驱动电机的运转； （3）电机的状态通过键盘控制，包括正转，反转，加速，减速，停止和单步运行。 4.2 设计原理 步进电机实际上是一个数字\角度转换器，也是一个串行的数\模转换器。步进电机的基本控制包括启停控制、转向控制、速度控制、换向控制4个方面。从结构上看,步进电机分为三相、四相、五相等类型,本次设计的是四相电机。四相步进电机的工作方式有单四拍、双四拍和单双八拍三种。 在本次设计中，我们使用的是四相单八拍的工作方式。通过P1口给A,B,C,D四相依次输出高电平即可实现步进电机的旋转，通过控制两次输出的间隔，即可实现对步进电机的速度控制。 图 2.1 步进电机内部结构截图 根据步进电机的相关相序表我们可以正常的控制电机的步进运行。
#include "reg52.h" #include "INTRINS.H" #include
基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文 目录 第1章绪论 (3) 1.1引言 (3) 1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5) 1.2.1常见的步进电机控制方案 (5) 1.2.2步进电机驱动技术 (7) 1.3本文研究的内容 (9) 第2章步进电机概述 (10) 2.1步进电机的分类 (10) 2.2步进电机的工作原理 (11) 2.2.1结构及基本原理 (11) 2.2.2两相电机的步进顺序 (11) 2.3 步进电机的工作特点 (14) 2.4本章小结 (16) 第3章系统的硬件设计 (17) 3.1系统设计方案 (17) 3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17) 3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17) 3.2单片机最小系统 (19) 1
3.2.1AT89S51简介 (19) 3.2.2单片机最小系统设计 (24) 3.2.3单片机端口分配及功能 (25) 3.3串口通信模块 (25) 3.4数码管显示电路设计 (26) 3.4.1共阳数码管简介 (26) 3.4.2共阳数码管电路图 (27) 3.5电机驱动模块设计 (28) 3.5.1L298简介 (28) 3.5.2电机驱动电路设计 (29) 3.6驱动电流检测模块设计 (31) 3.6.1OP07芯片简介 (31) 3.6.2ADC0804芯片简介 (33) 3.6.3电流检测模块电路图 (36) 3.7独立按键电路设计 (37) 3.8本章小结 (37) 第4章系统的软件实现 (38) 4.1系统软件主流程图 (38) 4.2系统初始化流程图 (39) 4.3按键子程序 (40) 结论 (44) 2
51单片机控制四相步进电机 2009年07月21日星期二 12:44 51单片机控制四相步进电机 2009-03-01 18:53 接触单片机快两年了，不过只是非常业余的兴趣，实践却不多，到现在还算是个初学者吧。这几天给自己的任务就是搞定步进电机的单片机控制。以前曾看过有关步进电机原理和控制的资料，毕竟自己没有做过，对其具体原理还不是很清楚。今天从淘宝网买了一个EPSON的UMX-1型步进电机，此步进电机为双极性四相，接线共有六根，外形如下 图所示： 详细内容： https://www.doczj.com/doc/6d1465727.html,/31907887_d.h tml
拿到步进电机，根据以前看书对四相步进电机的了解，我对它进行了初步的测试，就是将5伏电源的正端接上最边上两根褐色的线，然后用5伏电源的地线分别和另外四根线（红、兰、白、橙）依次接触，发现每接触一下，步进电机便转动一个角度，来回五次，电机刚好转一圈，说明此步进电机的步进角度为360/(4×5)＝18度。地线与四线接触的顺序相反，电机的转向也相反。 如果用单片机来控制此步进电机，则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流，电机便可连续转动起来。通过改变脉冲电流的时间间隔，就可以实现对转速的控制；通过改变给四
线脉冲电流的顺序，则可实现对转向的控制。所以，设计了如下电路图： C51程序代码为： 代码一 #include
基于单片机的步进电机毕业设计 目录 前言 (1) 第1章步进电机工作原理 (2) 1.1 步进电机的分类 (2) 1.2 步进电机的各项参数指标 (3) 1.3 步进电机控制系统组成 (5) 1.4 步进电机工作原理 (6) 第2章步进电机硬件设计 (8) 2.1 控制方案的确定 (8) 2.2 所用芯片的选择 (8) 2.2.1 CPU选择 (8) 2.2.2 地址锁存器 (10) 2.2.3 I/O扩展 (10) 2.2.4 显示接口 (12) 2.2.5 数据存储器扩展 (12) 2.2.6 程序存储器扩展 (13) 2.3 单片机控制步进电机硬件原理图 (14) 第3章软件设计 (15) 3.1 主程序流程 (15) 3.2 升降频子程序流程 (16) 3.3 走一步子程序流程 (17) 3.4 系统运行程序及分析 (18) 结论 (28) 谢辞 (29) 参考文献 (30) 附录 (31) 外文资料翻译 (32)
前言 步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。为适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中都有自己的特点，应用最为广泛的一类便是步进电动机。 步进电动机的发展与计算机工业密切相关。自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电动机的发展。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。 本文第一章系统介绍了步进电机的分类，结构，以及它的工作原理。第二章着重介绍了本系统的硬件控制方案，对用到的外围芯片做了简单的介绍。第三章给出了整个系统的运行流程，以及重要子系统的流程，最终编写了完整的运行程序。
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TL0 = 0x0C; //设定时每隔0.5ms中断一次TR0 = 1; //开始计数 turn = 0; speedlevel = 2; delay(10000); speedlevel = 1; do{ speedlevel = 2; delay(10000); speedlevel = 1; delay(10000); stop_flag=1; delay(10000); stop_flag=0; }while(1); } //定时器0中断处理 void timeint(void) interrupt 1 { TH0=0xFE; TL0=0x0C; //设定时每隔0.5ms中断一次count++; spcount--; if(spcount<=0) { spcount = speedlevel; gorun(); } } void delay(unsigned int endcount) { count=0; do{}while(count 基于51单片机的步进电机控制 ［摘要］本课程设计的内容是利用51单片机，达到控制步进电机的启动、 停止、正转、反转、两档速度和状态显示的目的，使步进电机控制更加灵活。步进电机驱动芯片采用ULN2803，ULN2803具有大电流、高电压，外电路简单等优点。利用四位数码管增设电机状态显示功能，各项数据更直观。实测结果表明，该控制系统达到了设计的要求。 关键字：步进电机、数码管、51单片机、ULN2803 一步进电机与驱动电路 1.1 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 1.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式（PM）、反应式（VR）、和混合式（HB）三种。永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 1.3 步进电机的特点 1．精度高一般的步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，这是步进电动机最突出的优点 2．过载性好其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合； 3．控制方便步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场； 51单片机驱动步进电机的方法2019.02 这款步进电机的驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成!!! 该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。 采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。 ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。 ;****************************************************************************** ;*************************步进电机的驱动*************************************** ; DESIGN BY BENLADN911 FOSC = 12MHz 2005.05.19 ;--------------------------------------------------------------------------------- ; 步进电机的驱动信号必须为脉冲信号!!! 转动的速度和脉冲的频率成正比!!! ; 本步进电机步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成!!! ;--------------------------------------------------------------------------------- ; A组线圈对应P2.4 ; B组线圈对应P2.5 ; C组线圈对应P2.6 ; D组线圈对应P2.7 ; 正转次序: AB组--BC组--CD组--DA组(即一个脉冲,正转7.5 度) ;---------------------------------------------------------------------------------- ;----------------------------正转-------------------------- ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV R3,#144 正转3 圈共144 脉冲 START: MOV R0,#00H START1: MOV P2,#00H MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR JZ START 对A 的判断,当A = 0 时则转到START MOV P2,A LCALL DELAY INC R0 DJNZ R3,START1 MOV P2,#00H LCALL DELAY1 ;-----------------------------反转------------------------ MOV R3,#144 反转一圈共144 个脉冲 START2: MOV P2,#00H 课程设计报告 题目单片机控制步进电机 课程名称单片机原理及接口技术 院部名称 专业自动化 班级M10自动化 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师高峰 金陵科技学院教务处制 【注：根据课程设计大纲第四项具体要求撰写课程设计报告】 目录 1设计任务和要求 (3) 2设计思路 (4) 3系统硬件设计 (5) 3.1 硬件电路的工作原理 (5) 3.2步进电机模块 (5) 3.3控制模块 (6) 3.4主要元件介绍： (6) 4软件编程 (11) 5 调试过程与结果 (20) 5.1正转结果显示： (20) 5.1.1正转加速： (21) 5.1.2正转减速： (21) 6 总结与体会 (24) 7 参考资料 (26) 8 附录 (26) 1设计任务和要求 单片机课程设计是考察学生利用所学过的专业知识，进行综合的电机控制系统设计并最终完成实际系统连接，能够使学生对电气与自动化的专业知识进行综合应用，培养学生的创新能力和团队协作能力，提高学生的动手实践能力。最终形成一篇符合规范的设计说明书，并参加综合实践答辩，为后期的毕业设计做好准备。 本次设计考核的能力主要有： 1)专业知识应用能力，包括电路分析、电子技术、单片机、检测技术、电 气控制、电机与拖动、微特电机及其驱动、计算机高级语言、计算机辅 助设计、计算机办公软件等课程，还包括本专业的拓展性课程如变频器、组态技术、现场总线技术、伺服电机等课程。 2)项目设计与运作能力，团队协作能力，技术文档撰写能力，PPT汇报与 口头表达能力。 3)电气与自动化系统的设计与实际应用能力。 要求完成的工作量包括： 1)现场仿真演示效果。 2)学生结合课题进行PPT演讲与答辩。 3)学生上交课题要求的各类设计技术文档。 用单片机控制步进电机 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 一、步进电机常识 常见的步进电机分三种：永磁式（PM）,反应式（VR）和混合式（HB）,永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 二、永磁式步进电机的控制 下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例,来介绍如何用单片机控制步进电机。 图1是35BY型永磁步进电机的外形图,图2是该电机的接线图,从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动,只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C,只要AC、 C、BC、 C,轮流加电就能驱动步进电机运转,加电的方式可以有多种,如果将COM端接正电源,那么只要用开关元件（如三极管）,将A、、B、轮流接地。 下表列出了该电机的一些典型参数： 表1 35BY48S03型步机电机参数 型号步距角相数电压电流电阻最大静转距定位转距转动惯量 35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数,不难设计出控制电路,因其工作电压为12V,最大电流为0.26A,因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动,通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断,电路如图3所示。开机时,P1.4~P1.7均为高电平,依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行,注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的 2012届毕业生毕业设计说明书 题目：基于单片机的步进电机的控制器设计 院系名称：信息科学与工程学院 专业班级：电子信息科学与技术 学生姓名：学号： 指导教师：教师职称： 2012年月日 毕业设计中文摘要 摘要 步进电机控制方式的实现有多种,可以采用电子电路控制，PLC控制和单片机控制的方式。近些年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测的更新，用单片机控制步进电机显得更加灵活和方便。本设计是用AT89C52单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号产生，用单片机技术和C语言编程设计来进行步进电机的控制。通过人手动按开关实现步进电机的启动与停止。此外此系统还添加了步进电机的正转反转，加速及减速，屏幕显示功能。同时本文也通过了proteus软件的仿真，在仿真结果过能看出近似真实的效果。 关键词：步进电机单片机控制 AT89C52 proteus仿真 毕业设计外文摘要 Title The design of the control system of Step—motor Abstract Stepper motor control can be achieved in different ways, can be used early analog circuits, digital circuits or a combination of analog and digital circuit means. With the rapid development of science and technology in recent years, the application of SCM is a growing, while traditional control test drive rapid updates. This paper describes a core component of the AT89C52, as the signal generated by logic control and microcontroller technology and assembly language programming designed stepper motor control system, Start and stop of the stepping motor to handle the switch manually by people. In addition, this system also adds a stepper motor forward reverse, acceleration and deceleration, the screen display. Meanwhile, through software simulation in proteus, too can be seen that the approximation of the true effect of the simulation results. Keywords stepper motor microcontroller AT89C52 proteus simulation基于51单片机的步进电机控制-
51单片机驱动步进电机的方法(详解)
单片机课程设计-单片机控制步进电机
用单片机控制步进电机
基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计
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