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基于AVR单片机的步进电机控制器设计毕业设计

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电子发烧友 电子技术论坛□毕业实习□毕业设计□毕业论文题目：基于A VR单片机的步进电机控制器设计年级： 2005级专业：机电一体化技术毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见摘要介绍了步进电动机的发展史,及国内的现状和步进电动机未来的应用前景。

并且阐述了步进电动机转速、角度、转矩的控制原理。

本文阐述了一种步进电机控制器的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。

实现了对步进电动机转速、角度的控制，并完成了实物的制作。

这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。

最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对控制器的设计。

关键词AVR单片机；步进电动机；控制器。

AbstractIntroduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application foreground.And elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control principle.This text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram and PCB plank diagram, composed a procedure source a code.Realization to step enter the electric motor turn soon, angle of control, and completion real object of creation.This period main usage the protel 99 se the software draw principle diagram and make plank, usage proteus 7.1 softwares carry on an imitate of procedure code true with the theories of the function verification.The end experiment certificate procedure a code through an adjust of hardware of actual function, completion design controller.Key wordsA VR MCU; Stepper Motor;Controller.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章、引言 (1)1.1步进电机发展史 (1)1.2我国步进电机发展 (1)1.3步进电机应用的前景 (1)第二章、步进电机控制系统 (2)2.1步进电机控制系统 (2)2.2控制单元 (2)2.3驱动电路 (2)2.4通信端口 (3)2.5其它 (3)第三章、Atmega16L单片机 (4)3.1 Atmega16L主要功能 (4)3.2 Atmega16L引脚功能 (4)第四章、控制器电路图 (6)第五章、步进电动机原理与控制 (8)5.1步进电动机的结构 (8)5.2步进电动机的控制原理 (8)5.3 L297/L298 (8)5.3.1 L297芯片简介 (8)5.3.2 L298芯片简介 (9)5.3.3 L297／298步进电机控制 (9)5.3.4控制机制 (10)第六章、实现 (11)6.1 main主程序流程图 (11)6.2程序代码 (12)第七章、结构图 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)第一章、引言1.1步进电机发展史步进电机又称电动机或阶跃电动机，国外一般称为 Step motor或Stepping motor 等。

步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间。

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。

这被认为是最初的步进电动。

此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。

不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中广泛使用。

20世纪60年代后期，随着永磁性材料的发展，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。

在近30年间，步进电动机迅速地发展并成熟起来。

从发展趋向来讲，步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机，以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。

1.2我国步进电机发展我国步进电动机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。

从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。

这些产品以多段结构三相反应式步进电动机为主。

70年代初期，步进电动机的生产和研究有所突破。

除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电动机本体的设计研究发展到一个较高水平。

70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。

自80年代中期以来，由于对步进电动机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电动机及驱动器作为产品广泛利用。

1．3步进电机的应用前景目前，随着电子技术、控制技术以及电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。

步进电机必然会成为机电一体化元件组件的必然趋势。

由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在数控系统、自动生产线、自动化仪表、绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。

微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用，为步进电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性。

市场上有很多现成的步进电机控制机构，但价格都偏高。

应用SGS公司推出的L297和L298两芯片可方便的组成步进电机驱动器，并结合Atmega16L单片机可以构成很好的步进电机控制系统。

第二章、步进电机控制系统2.1步进电动机控制系统步进电动机本体、步进电动机驱动电路和控制单元构成步进电动机系统不可分割的三大部分。

系统框图见下图2-1：图2-1步进电动机系统框图2．2 控制单元控制单元、驱动电路为控制系统的核心部分。

控制单元是整个系统最核心的部分,是系统的指挥中心。

用于协调各部分的运行，主要负责接收通信端口或输入电路送来的信息，并对其进行识别，译码，并做出相应的动作，发出控制信号用以控制步进电动机。

控制单元实质上是具有处理能力的微处理器芯片。

控制单元可以由：单片机、DSP、PLC等充当。

本文选用由ATEML公司生产的Atmega16l单片机。

2．3驱动电路驱动电路是负责将控制单元送来的微电流信号进行放大用以驱动步进电动机运转，驱动电路实质上是功率放大器。

常见的驱动电路：单电压型功放电路、高低压切换型功放电路、斩波恒流功放电路等再就是采用专用的集成芯片。

本文采用L297/L298芯片，由这两种芯片构成的驱动电路具有控制方便、精度高、并且不需要外围扩展。

2．4通信端口通信端口是步进电机控制器与上位机（主要是指计算机）进行通信的接口，PC机串口采用的通信标准RS-232标准。

使用单片机的USART端口与计算机的串口（9芯）相连进行通信。

2．5其它显示屏：人机交互的窗口，使用JHD162A液晶屏。

输入电路：用于输入控制信息，告诉控制器如何运转。

第三章、Atmega16L单片机Atmega16L是由ATMEL公司生产的高性能、低功耗的 8 位AVR® 微处理器芯片，具有16KB 系统内可编程 Flash。

3.1 Atmega16L主要功能Atmega16L单片机的功能及特点简述如下：1、16KB的系统内编程flash、512B的EEPROM、1KB的SRAM；2、四通道的PWM；3、两个可编程串行USART；4、可工作于主机/从机模式的SPI；5、具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器；6、片内/片外中断源；7、32个双向I/O端口，可单独控制；8、TWI模块；9、3个定时计数器等。

3.2 Atmega16L引脚功能Atmega16L双列直插式(PDIP)引脚如图3-1：图3-1 Atmega16L(PDIP)图引脚功能简述如下：A/VCC: 模拟/数字电源;AREF: A/D转换参考电压；XTAL1/2：晶振；RESET：复位；AREF： A/D转换参考电压；PA~PD：双向I/O口；TXD： USART输出引脚；RXD： USART输入引脚；OC1A： PWM波形输出端；注：USART，是一个高度灵活的串行通讯设备,通用同步和异步串行接收器和转发器的英文缩写。

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基于单片机的步进电机控制系统设计与制作毕业设计

基于单片机的步进电机控制系统设计与制作毕业设计

2
控制电路设计、焊接
2015.3.16—2015.4.15
3
编写程序，整机调试
2015.4.16—2015.5.15
4
编写设计说明书
2015.5.16—2015.6.1
5
毕业设计（论文）的修改、答辩的准备
2015.6.2—2015.6.21
摘
步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移执行机构。步进电机驱动器每接收一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定角度。因此可以通过输出的脉冲频率来控制步进电机的速度。改变脉冲的输入顺序就可以改变步进电机的转动的方向。
MCU is a kind of integrated circuit chips, that is to use very large scale integrated circuit technology with data processing ability of the central processor CPU, RAM, RAM, read-only memory ROM, a variety of I/O mouth and interrupt system, timer/counter function integration to a piece of silicon consisting of a small and perfect microcomputer system.MCU has high integration, small size, high reliability, strong control function, low power consumption, etc.
The control system includes two parts of hardware and software in this design.It consists of stepper motor control module, stepper motor driver module, LED display module in hardware.Software uses the keil uvision4 programming tools and Protues drawing tools.This design is based on 51 series microcontroller STC89C52 to design the stepper motor control module as the core, with L297 and L298 as core design of stepper motor driver module.Button sets the stepper motor start, stop, forward, inversion, acceleration and deceleration functionthat as an external interrupt source.
基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计-毕业论文

基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计-毕业论文

本科毕业设计（论文）题目基于单片机的步进电机控制及驱动系统设计学生姓名学号教学院系电气信息学院专业年级\指导教师职称单位辅导教师职称单位摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。

具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。

本文以单片机为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机加、减速控制，正反转控制、步数控制，系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；硬件是以AT89C52单片机为核心的控制电路，主要包括：键盘电路、步进电机的驱动电路等。

本文用Keil软件编写C语言程序，与汇编语言相比，C语言在功能上、结构上、可维护性上有明显的优势。

Keil提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案，通一个集成开发环境将这些部分组合在一起。

并用Proteus软件仿真单片机及外围器件。

关键词：步进电机控制系统；调速；单片机AbstractStepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.This article mainly focuses on taking Single-chip Computer and cycle pulse distributor as the core, and designing the stepping motor control system. Through the design of the software and hardware debugging, it realizes controlling the step motor’s acceleration and deceleration automatically, according to parameter setting. Making the system arrive the end point with the shortest time, but not occur outing of step. Besides it can accurately achieve start-up, positive inversion and shutdown. Hardware takes AT89C52 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. This software is written using Keil with C language program . Compared with assembly language , C language’s function , structure , maintainability, has obvious advantages. Keil Software offers including C compiler, macro assembler , linker, library manager and a powerful simulation debugger , as well as a complete development program , through an integrated development environment for these parts together . Microcontroller simulation with Proteus software and peripheral devices .Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Compu目录1绪论 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (1)2 步进电机概述 (3)2.1 步进电机的分类 (3)2.2 步进电机的原理 (3)2.3 步进电机的变速控制 (4)3 控制系统硬件设计 (7)3.1 硬件结构图 (7)3.2 各个模块分析 (7)3.2.1电源电路 (7)3.2.2晶振电路 (8)3.2.3 复位电路 (9)3.2.4键盘控制电路 (9)3.2.5 AT89C52单片机 (10)3.2.6步进电机驱动电路 (13)4 控制系统软件设计 (15)4.1 系统软件主流程图 (15)4.2 Proteus仿真软件 (15)4.3 Keil软件 (16)4.4 Protel 99SE (17)5 系统调试与分析 (19)Proteus仿真 (19)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录.............................................................................................................................. 错误！未定义书签。

基于AVR单片机和A3977的步进电机控制系统设计

基于AVR单片机和A3977的步进电机控制系统设计

基于AVR单片机和A3977的步进电机控制系统设计王宇驰（上海大学，机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：基于A VR 单片机和A3977步进电机驱动芯片，实现了一种新型驱动步进电机的控制系统该方案硬件电路简单、软件编程方便，利用串口通信可以实现计算机的远程控制。

实践证明该控制系统具有结构简单、精确度高、稳定可靠等特点。

关键词：步进电机;电机驱动; 单片机Design of Step Motors Control System Based on A VRMicrocontroller and A3977WANG Yuchi(School of Mechatronic Engineering and Automation ,Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: A step motor driver system based on A VR Microcontroller and A3977 stepmotor driver was presented，it could precision control the position of beeline. Thehardware circuits and software designing were easier to implement in this design project.Using UART communication，it could be remote control by computer. The practicesShowed the system have higher control precision，stable and reliable.Key words: step motor; motor drive; microcontroller引言步进电机是数字控制电机，它将电脉冲信号转变为角位移，在正常情况下，步进电机的转速停止的位置仅由脉冲信号的频率和个数决定;同时，步进电机只有周期性的无累积误差，精度和可靠性高，动态响应快，易于起停正反转及变速由于这些优点，步进电动机已广泛应用于速度控制、位置控制的系统中，如数控机床、工业机器人等，随着应用的扩大，对步进电机的驱动控制要求也更高，如更小体积及更大的驱动能力等。

毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计

毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计

毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计摘要：本论文针对步进电机控制系统的需求，提出了一种基于单片机的步进电机控制器的设计方案。

该方案在硬件设计上选用了适用于步进电机驱动的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。

在软件设计上，通过单片机编程实现步进电机的运动控制，包括步进角度、转速以及方向等参数的调节和控制。

通过测试实验证明，该设计方案能够有效地实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。

关键词：单片机；步进电机；控制器；硬件设计；软件设计；运动控制第一章引言1.1研究背景目前，步进电机作为一种常用的电机类型，在自动控制领域和精密仪器中得到了广泛应用。

步进电机具有结构简单、运行平稳、精度高等优点，因此在许多行业中被广泛采用。

为了实现步进电机的精确控制，需要一种高效、稳定的步进电机控制器。

1.2研究目的本论文的主要目的是设计一种基于单片机的步进电机控制器，通过硬件和软件的完美结合，实现对步进电机的精确控制。

同时，通过测试和分析，验证该控制器的有效性和可靠性。

第二章方案设计2.1硬件设计在硬件设计方面，本文选用了适用于步进电机驱动的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。

通过调节电源、电阻和电容等元件，实现对步进电机驱动电压和电流的调节，以满足步进电机运行的需求。

2.2软件设计在软件设计方面，本文采用单片机进行编程，实现对步进电机的运动控制。

通过编写程序，实现对步进角度、转速以及方向等参数的调节和控制。

通过采集和处理步进电机的反馈信号，实现闭环控制，提高步进电机的运动精度和稳定性。

第三章实验与结果通过搭建实验系统，并进行测试和分析，验证了本文设计的基于单片机的步进电机控制器的有效性和可靠性。

实验结果表明，该控制器能够实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。

第四章论文总结本论文设计了一种基于单片机的步进电机控制器，并通过实验验证了该控制器的有效性和可靠性。

该控制器在硬件设计上选用适用于步进电机的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。