基于单片机的步进电机控制器的设计论文

基于单片机的步进电机控制器设计步进电机是一种可实现精确控制和定位的电动机，广泛应用于机械和自动化领域。

为了更好地控制步进电机，可以设计一个基于单片机的步进电机控制器。

本文将从步进电机的基本原理、常见控制方式、单片机的选择、电路设计和程序编写等方面进行详细介绍，共计超过1200字。

第一部分：步进电机的基本原理步进电机主要由定子和转子组成，通过电磁原理可以实现精确控制和定位。

步进电机根据工作方式的不同分为全步进电机和半步进电机，全步进电机每次步进一个固定的角度，而半步进电机每次步进一个更小的角度。

第二部分：常见的步进电机控制方式步进电机的控制方式有多种，其中最常见的控制方式是脉冲方向控制和脉冲加减速控制。

脉冲方向控制方式通过给步进电机控制信号的脉冲数和方向来实现电机转动，脉冲加减速控制方式则通过改变脉冲的频率和加减速度来控制电机的转速和位置。

第三部分：单片机的选择在设计步进电机控制器时，需要选择适合的单片机来实现控制逻辑和信号的生成。

常见的单片机有51系列、AVR系列、ARM Cortex-M系列等。

选择单片机时需要考虑其运算速度、存储容量、IO口数量等因素，以满足步进电机控制的要求。

第四部分：电路设计步进电机控制器的电路设计包括电机驱动电路和控制电路。

其中电机驱动电路用于提供适当的电流和电压给步进电机，以实现其运转。

可以选择使用电流驱动器芯片或者使用MOSFET等器件设计电路。

控制电路主要包括单片机和其他外围电路，用于生成控制信号和接收输入信号。

第五部分：程序编写步进电机控制器的程序需要实现控制逻辑和信号的生成。

程序可以使用C语言或者汇编语言进行编写，通过单片机的GPIO口和定时器等模块来生成适当的脉冲信号和控制信号，驱动步进电机实现转动和定位。

综上所述，基于单片机的步进电机控制器设计涉及到步进电机的基本原理、常见的控制方式、单片机的选择、电路设计和程序编写等多个方面。

通过合理的设计和实现，可以实现对步进电机的精确控制和定位，为机械和自动化领域的应用提供便利。

利用单片机AT89C51控制步进电机毕业论文(论文)广州城建职业学院毕业设计题目利用单片机AT89C51控制步进电机所在系机电与信息工程学院专业班级 10应用电子技术班学生姓名罗 X X学生学号 1004080123指导老师李有兵广州城建职业学院教务处制利用单片机AT89C51控制步进电机10应用电子技术班罗汉友指导教师：李有兵摘要步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，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。

在当今社会的各个领域步进电机无处不在，应用领域涉及机器人、工业电子自动化设备、医疗器件、广告器材、舞台灯光设备、印刷设备、计算机外部应用设备等等。

因此，设计出高精确度、实时监控、语音提示的步进电机具有重要的现实意义和实用价值。

本文介绍了单片机控制步进电机的系统。

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，其原理是通过对它每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。

本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理，分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，设计主要采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、数码管显示电路组成，单片机是控制系统的核心。

文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。

关键词AT89C51；步进电机；正反转目录第1章单片机控制系统概述 (3)1.1单片机系统概述 (3)1.2 AT89C51单片机概述 (4)第2章步进电机概述 (9)2.1 步进电机的基本介绍 (9)2.2 步进电机的特点及种类 (10)2.3 步进电机的选择 (11)第3章单片机编程软件概述 (12)3.1 Keil软件简介 (12)3.2 Keil工程项目建立 (12)3.3 C语言程序代码 (13)第4章硬件电路设计 (21)4.1电路设计构思 (21)4.2 硬件电路设计 (23)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章单片机控制系统概述1.1单片机系统概述随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。

临沂大学毕业论文基于单片机的步进电机控制系统设计摘要步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。

本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言和Ｃ语言编写出电机的正转、反转、调速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2001以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用LCD液晶显示器显示出来。

本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。

该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。

关键词：步进电机；脉宽调制；驱动机构；单片机；转动Design of The Control System of Step-motorThe open-loop system which is composed by step-motor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices, and many other fields.This article describes one design of step-motor system based on microcontroller.The program of the preparation of a motor , reverse, adjust speed, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2001 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the light-emitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and single-chip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, and the above-mentioned functions are realized through the debugging.Key words: Stepping motor; Pulse-width modulated; driving mechanism; singlechip; rotation目录1 引言 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究概况 (1)2 步进电机与单片机简介 (1)2.1步进电机介绍 (1)2.2步进电机驱动系统介绍 (6)2.3单片机原理 (8)3硬件电路的设计 (12)3.1系统整图 (12)3.2电源部分 (12)3.3最小系统 (13)3.4驱动部分 (14)3.5状态指示部分 (14)3.6按键部分 (14)3.7时钟部分 (15)3.8复位部分 (15)3.9 KEIL-UVISION简介与调试 (15)3.10PROTEUS仿真步进电机正转 (16)3.11PROTEUS仿真步进电机反转 (17)3.12 PROTEUS仿真总图与PROTEUS简介 (17)4软件设计 (23)4.1系统开发软硬件环境 (23)4.2系统程序框图 (24)4.3系统程序 (25)6 结论 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1 引言1.1 课题研究的目的和意义步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是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、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。

毕业设计(论文)说明书题目：单片机实现的步进电机控制系统系别：电子工程系专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：摘要：步进电机作为执行元件，是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。

步进电机具有控制简便、定位准确等特点。

随着科学技术的发展,在许多领域将得到广泛的应用。

鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。

以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。

本设计主要就是将步进电机与单片机紧密联系起来，通过单片机的驱动程序来控制步进电机的各种运行动作，以实现传统的步进电机的高度自动化。

步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）等。

反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。

其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。

一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。

永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。

一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。

混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点。

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51单片机控制步进电机毕业设计论文LTDesign of stepping motor control system based on single chip microcomputerAbstractStepping motor is a kind of by electric pulse signal to control actuator, because it is easy to control, small size and other characteristics, so in the CNC system, automatic production lines, automatic instrument, drawing machine and printer has a widely application. The popularization and application of microelectronic technology and rapid development of micro computer, and gradually into the application field of the motor, which makes before hardware circuit controller of large and complex can now be used software to achieve. This not only reduces the cost of hardware, but also improves the flexibility, reliability and functionality of the control. Because of the stepper motor with instantaneous start, rapid stop, high accuracy, and with the composition of the open loop system is simple, cheap, and very practical. Therefore, the design of based on single-chip stepper motor control system has great value and broad application.This paper mainly studies the design of the stepper motor system based on single chip microcomputer. The content of the subject includes the principle of step motor and single chip microcomputer, the stepper motor drive circuit is analyzed, and the system hardware circuit and program are designed and tested. The design of stepping motor control system adopts the method of software and hardware co simulation, which can effectively reduce the time and cost of the system development. Using Protues simulation software to complete the motor positive inversion, deceleration and stop start and other basic functions, using single chip microcomputer, stepping motor drive chip, character type LCD and keyboard array element module, the design of the controller and the driver for one step into the simulation of motor control system, realizes the function of the stepper motor range setting, position control and real-time display of a step into the working state of the motor. The hardware of the system consists of control circuit, display circuit, alarm feedback circuit and drive circuit, the corresponding software program is designed according to the hardware circuit, and the debugging and analysis are carried out. The design system has the characteristics of clear thinking, high reliability, strong stability and so on.Keywords: stepping motor ;drive circuit;single chip microcomputer;simulation and control system目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的和意义 (1)1.3课题的内容 (2)第二章步进电机的结构与特点 (3)2.1步进电机的构造 (3)2.2步进电机的工作原理 (4)2.3步进电机的主要特征 (5)2.4步进电机绕组的电气特性 (7)2.5步进电机的选型 (8)第三章设计原理分析 (9)3.1设计目的 (9)3.2设计要求 (9)3.3总体设计方框图 (10)3.4设计方案论证 (10)3.4.1系统控制方案 (10)3.4.2驱动模块方案选择 (13)3.4.3最终方案确定 (15)第四章步进电机控制系统硬件设计 (15)4.1单片机最小系统 (15)4.2 控制电路 (17)4.3 驱动电路 (19)4.4 显示电路 (20)4.5 位移越界报警电路 (21)4.6 状态指示灯显示电路 (22)第五章步进电机控制系统软件设计 (23)5.1主程序设计 (23)5.2 LCD显示程序设计 (25)5.3转速控制程序设计 (27)5.4程序设计 (28)5.5角度设定程序设计 (29)5.6位移设定程序设计 (31)第六章仿真结果与分析 (34)6.1整体硬件设计图 (34)6.2测试 (34)6.3误差分析 (39)第七章总结 (40)参考文献 (42)致谢 (45)第一章绪论1.1课题背景步进电机作为控制执行器，广泛应用于各种控制领域[1]。

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。

基于单片机的步进电机控制电路设计
步进电机是一种应用广泛的电机，它的控制方式是通过逐步改变电流来驱动电机转动。

基于单片机的步进电机控制电路设计可以使步进电机的控制更加精确、方便和自动化。

下面将介绍一下如何设计一台基于单片机的步进电机控制电路。

首先，我们需要选择合适的单片机。

对于步进电机控制，需要一个I/O口数目足够的单片机，并且要求计算速度快、性能稳定。

常用的单片机有AT89C51、AVR、PIC、STM32等，其
中STM32拥有强大的计算能力和外设支持，非常适合用于步
进电机控制电路的设计。

接下来，我们需要考虑步进电机的驱动方式。

步进电机可以采用全步进或半步进两种方式驱动。

全步进控制方式会让电机一步步转动，步距为180度，转速慢但精确度高，而半步进控制方式可以让电机先半步，再进入全步进控制，提高了转速同时又保持了较高的精度。

最后，我们需要设计电路连接和代码编写。

在电路连接方面，需要将单片机输出引脚和驱动芯片的控制引脚相连，同时将驱动芯片输出端和电机的相应引脚相连。

在代码编写方面，需要根据所选单片机的指令集来编写步进电机控制引脚输出的程序，实现步进电机转速和方向的控制。

综上所述，基于单片机的步进电机控制电路设计需要选取合适的单片机，选择合适的步进电机驱动方式，并根据电路连接和
代码编写来实现电机的精确控制。

这样设计出的步进电机控制电路可以应用于各种机械设备控制，使之更加智能化和自动化。

《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的发展，步进电机因其高精度、低噪音、易于控制等优点，在各个领域得到了广泛的应用。

然而，传统的步进电机控制方式存在控制精度低、响应速度慢等问题。

因此，基于单片机的步进电机控制系统应运而生，其具有体积小、控制精度高、响应速度快等优点。

本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、实现方法以及应用前景。

二、步进电机控制系统的基本原理步进电机是一种将电信号转换为机械运动的设备，其运动过程是通过一系列的步进动作实现的。

步进电机的控制原理主要是通过改变电机的电流和电压，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。

三、基于单片机的步进电机控制系统设计基于单片机的步进电机控制系统主要由单片机、步进电机驱动器、步进电机等部分组成。

其中，单片机是控制系统的核心，负责接收上位机的指令，并输出相应的控制信号给步进电机驱动器。

步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转换为适合步进电机工作的电流和电压。

在硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、价格适中的单片机作为主控制器，同时设计了相应的电路和接口，以实现与上位机和步进电机驱动器的通信。

在软件设计方面，我们采用了模块化设计思想，将系统分为初始化模块、控制模块、通信模块等部分，以便于后续的维护和升级。

四、基于单片机的步进电机控制系统的实现在实现过程中，我们首先对单片机进行了初始化设置，包括时钟设置、I/O口配置等。

然后，通过编程实现了对步进电机的控制，包括步进电机的启动、停止、正反转以及速度调节等功能。

此外，我们还实现了与上位机的通信功能，以便于实现对步进电机的远程控制和监控。

五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于单片机的步进电机控制系统的性能。

实验结果表明，该系统具有较高的控制精度和响应速度，能够实现对步进电机的精确控制。

同时，该系统还具有较好的稳定性和可靠性，能够在各种复杂环境下正常工作。

此外，我们还对系统的抗干扰能力进行了测试，结果表明该系统具有较强的抗干扰能力。

第一章前言1。

1步进电机简介步进电机最早是在1920年由英国人所开发.1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。

以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、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.步进电机作为执行元件，是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。

步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。

步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。

一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度.步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向.在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。

因此非常适合于单片机控制.步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点,因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

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.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。

第二章步进电机工作原理及系统方案论证2.1步进电机工作原理2．1．1步进电机结构电机转子均匀分布着40个小齿，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）下面是定子和转子的展开图：图2.12．1．2 步进电机的旋转：如A相通电,B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同).如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て—1/3て)=2/3て。

毕业设计（论文）（2011届）课题名称基于单片机的步进电机控制器设计系别机电工程系专业应用电子技术班级姓名学号 200803041319指导教师起讫时间： 2010年 6 月 30日~2010 年 12 月 20 日（共 20 周）1基于单片机的步进电机控制系统设计目录第1章绪论错误！未定义书签。

1.1 引言错误！未定义书签。

1.2 步进电机常见的控制方案与驱动技术简介错误！未定义书签。

1.2.1 常见的步进电机控制方案错误！未定义书签。

1.2.2 步进电机驱动技术错误！未定义书签。

第2章步进电机概述 112.1 步进电机的分类 112.2 步进电机的工作原理 122.2.1 结构及基本原理 122.2.2 两相电机的步进顺序 132.3 步进电机的工作特点错误！未定义书签。

第3章系统的硬件设计 163.1 系统设计方案 163.1.1 系统的方案简述与设计要求 163.1.2 系统的组成及其对应功能简述 163.2 单片机最小系统 183.2.1 AT89S51简介 183.2.2 单片机最小系统设计 233.2.3 单片机端口分配及功能 243.3 串口通信模块 243.4 数码管显示电路设计 253.4.1 共阳数码管简介 253.4.2 共阳数码管电路图错误！未定义书签。

3.5 电机驱动模块设计 273.5.1 L298简介 273.5.2 电机驱动电路设计 283.6 驱动电流检测模块设计 303.6.1 OP07芯片简介 303.6.2 ADC0804芯片简介 323.6.3 电流检测模块电路图 353.7独立按键电路设计 362第4章系统的软件实现 374.1 系统软件主流程图 374.2 系统初始化流程图 384.3 按键子程序 39第五章总结 57致谢 59参考文献 59摘要：本文应用单片机、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。

基于单片机的步进电机控制设计毕业论文摘要：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，广泛应用在各种自动化控制系统。

本设计以AT89C51单片机为核心，对步进电机进行控制，通过按键实现步进电机正转、反转、加速、减速，并使用LED显示电机速度。

经过PROTEUS仿真和硬件焊接，结果表明，系统实现了要求。

该电路简单，可靠性强，运行稳定。

关键词：AT89C51；ULN2003；LED；步进电机单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。

另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命[2]。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着工业自动化的发展，步进电机的应用也越来越广泛，广泛应用在各种自动化控制系统中。

步进电机是一种用于开环控制的驱动元件。

它是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机。

电气与电子信息学院电气应用系统设计基于单片机系统的步进电机驱动摘要：本文介绍了基于80C52单片机的步进电机控制系统的设计。

分别概括的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的各种驱动方案；对一款四相步进电机以及80C52单片机的功能参数和一种驱动方式的特点，以及选择其原因进行了必要的说明；对基于80C52单片机的步进电机控制系统的原理进行了介绍；根据80C52单片机和步进电机的原理以及特点和参数选择了其他元器件，结合驱动芯片ULN2003A，建立了相应的电路图；进行了必要的电路分析说明，并将这个电路图制作成型，使其工作，实现加速，减速，正转，反转等功能。

关键词：步进电机；AT89C52单片机；ULN2003A驱动。

Abstract:This paper introduces the design of the stepper motor controlsystem based on 80C52 MCU. Respectively generalize the MCU and step into motor and step into the motor drive scheme; a four phase stepper motor and 80C52 microcontroller function parameters and a drive mode characteristics, and choice of the reasons for the necessary explanation; the 80C52 microcontroller based stepper motor control system principle are introduced; based on 80C52 microcontroller and step into motor principle and characteristics and parameters select other components, the combination of the driving chip uln2003a, establish the corresponding circuit diagram; the necessary circuit analysis and the circuit diagram of the forming, the work, the function of acceleration and deceleration.Keywords:AT89C52 MCU; ULN2003A driver.目录1 前言 (1)1.1课题的背景 (1)1.2 发展概况 (1)1.3 课题主要内容 (1)2 步进电机的基本原理与参数、分类和选择 (2)2.1 步进电机的基本原理与参数 (2)2.2 步进电机的特点 (2)2.3步进电机分类 (3)2.4四相混合式步进电机的工作原理及工作方式 (3)2.5步进电机具体型号的选择 (4)3 步进电机驱动系统及驱动接口选择 (4)3.1集成功率驱动接口及驱动芯片的选择 (5)4 驱动系统硬件组成及具体驱动方案分析 (7)4.1 关于80C52单片机的介绍 (7)4.2驱动系统总体结构 (9)4.3驱动系统的驱动原理 (9)4.3.1步进电机的控制信号 (10)4.3.2控制信号功率的放大 (10)4.3.3单片机控制信号的输出 (11)5 电路板焊接部分 (12)5.1 电烙铁的选择 (12)5.2 焊锡的选用 (12)5.3 焊剂的选用 (12)5.4 焊接前的准备工作 (12)5.5 焊接方法 (12)6 结论 (14)参考文献 (15)附录1 (16)附录2 (21)1 前言1.1课题的背景步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件，其特点是可以将数字脉冲控制信号直接转换为一定数值的机械角位移，并且能够自动产生定位转矩使转轴锁定。

目录第1章绪论 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 设计目的及系统功能 (2). (2)第2章控制系统硬件分析与设计 (3)2.1 步进电机 (3)2.1.1 步进电机概述 (3)2.1.2 步进电机的特性 (3)2.1.3 步进电机的种类 (3)2.1.4 永磁步进电机的控制原理 (4)2.2 步进电机控制系统的组成 (5)2.2.1 单片机最小系统 (6)2.2.2 键盘控制电路 (6)2.2.3 LED数码显示电路 (7)2.2.4 测速电路介绍 (8)2.2.5 步进电机驱动电路 (9)2.2.6 电源设计 (11)第3章控制系统软件分析与设计 (11)3.1 程序设计思路 (11)3.2程序流程图 (12)3.2.1 主程序流程图 (12)3.2.2 读键盘子程序流程图 (12)3.2.3 键盘处理子程序流程图 (13)3.2.4 电机控制中断程序流程图 (14)第4章调试与改进 (14)4.1 调试与改进 (14)4.2 运行结果 (15)第五章总结 (15)参考文献 (17)附录 (18)致谢 (22)第1章 绪 论1.1 课题背景当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。

步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中得到广泛应用。

步进电机作为执行元件，是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。

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。

步进电机可以作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。

基于单片机控制的步进电机设计-机电论文基于单片机控制的步进电机设计谢海明（湖南长沙民政职业技术学院电子信息工程学院，湖南长沙410004）摘要：与其他类型的电机相比，步进电机具有更加明显的优势，步进电机中的定角转动控制利用电脉冲信号控制相绕组电流，因此实现了更精确的开环控制，同时还能够实现无积累误差，这使步进电机成为了目前常用的一种机电元件，而使用单片机控制的步进电机系统控制性能更加优良。

现以步进电机的基本概念为切入点，在分析步进电机控制系统的基础上进行步进电机的单片机控制的设计，旨在为教学及实践提供切实可行的理论参考。

关键词：步进电机；单片机控制；设计0引言关于步进电机的应用已经涉及国民生活的方方面面，例如指针式电子钟表、印刷机等等。

为了能够进一步达到智能化控制的要求，需要步进电机的控制性能上升一个水平，于是提出了单片机控制的步进电机。

步进电机与其他电机最大的不同在于，步进电机是通过输入脉冲信号进行控制，其作为数字控制系统中的一个执行元件，转速由脉冲信号的频率决定，这就使得步进电机十分适合与单片机结合。

1步进电机概述步进电机被广泛应用于精确定位系统，与其他电机不同，不会出现积累误差。

综合分析步进电机的特点，主要有以下几点：第一，控制更加方便，直接使用数字信号进行开环控制；第二，使用更加方便，不需要进行数模转换；第三，在起动、停止、正反转以及变速上具有良好反应，响应性较佳；第四，整机结构简单，成本低。

目前，步进电机的种类从类型上分为机械式、电磁式、组合式三种［1］，根据结构特点划分为反应式、永磁式、混合式［2］。

其中反应式步进电机结构最简单，同时也是应用范围最广泛的一种。

从步进电机的原理分析，其之所以能够旋转起来，最根本的原因是错齿。

2步进电机控制系统步进电机控制系统由运动控制部件、驱动部件、运动执行部件组成［3］。

作为一个完整的整体，以单片机控制的步进电机系统由单片机系统、外围电路、驱动电路、步进电机组成。