_单片机控制步进电机驱动原理___驱动图

4.4 步进电机与微型机的接口电路
由于步进电机的驱动电流较大，
所以微型机与步进电机的连接都需要专门的
接口及驱动电路。

驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。

总之，只要按一定的顺序改变8713脉冲分配器的 13脚～15脚 三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。

由于步进电机运行时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器（一是抗干扰，二是电隔离。

）以防强功率的干扰信号反串进主控系统。

电路图如下所示：
图4.5 单片机与步进电机的接口电路图
1. 图中 K1、K2、K3、K4按钮分别控制步进电机正转、反转、加速、减速。

2. 因为我们讨论的是三相六拍的工作方式，所以P0.4和P0.6接高电平，P0.7接低电平。

3. P0.0输出步进脉冲。

4. P0.1控制步进电机的转向。

单片机与步进电机细分控制
1
步进是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号改变为角位移，即给一个脉冲，步进电机就转一个角度，因此十分合适控制，在非超载的状况下，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，而不受负载变幻的影响，电机则转过一个步距角，同时步进电机惟独周期性的无累积误差，精度高。

步进电动机有如下特点：
1）步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。

因此，当它转一圈后，没有累计误差，具有良好的尾随性。

2）由步进电动机与驱动组成的开环数控系统，既容易、便宜，又十分牢靠，同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。

3）步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。

4）速度可在相当宽的范围内平稳调节，低速下仍能获得较大转距，因此普通可以不用减速器而挺直驱动负载。

5）步进电机只能通过脉冲电源供电才干运行，不能挺直用法沟通电源和直流电源。

6）步进电机存在振荡和失步现象，必需对控制系统和机械负载实行相应措施。

步进电机具有和机械结构容易的优点，图1是四相六线制步进电机原理图，这类步进电机既可作为四相电机用法，也可以做为两相电机用法，用法灵便，因此应用广泛。

步进电机有两种工作方式：整步方式和半步方式。

以步进角1.8度四相混合式步进电机为例，在整步方式下，步进电机每接收一个脉冲，旋转1.8度，旋转一周，则需要200个脉冲，在半步方式下，步进电机每接收一个脉冲，旋转0.9度，旋转一周，则需要400个脉冲。

控制步进电机旋转必需按一定时序对步进电机引线输入脉冲，以上述四
第1页共4页。

正反转可控的步进电机1 引言本课程设计目的是为了进一步掌握单片机系统，加强对系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。

本系统用51单片机和ULN2003A电机驱动芯片并加入控制按钮来实现步进电机的正、反转控制。

2 设计方案及原理步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制。

作为控制执行部件，广泛应用于自动控制和精密仪器等领域。

例如在仪器仪表、机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪），常有对精确的、可控制的回转源的需要。

在这种情况下，使用步进电机最为理想。

2.1 步进电机控制步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60°，线圈绕过相对的两个磁极构成一相。

此外各磁极上还有5个分布均匀的锯形小齿。

电机转子上没有绕组。

当某相绕组通电时，响应的两个磁极就分别形成N-S极，产生磁场，并与转子形成磁路。

如果这是定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”一步。

如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可以控制电机的转动，从而进行了数字到角度的转换。

转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关。

2.2 步进电机驱动方式步进电机常用的驱动方式是全电压驱动，即在电机移步与锁步时都加载额定电压。

为防止电机过流及改善驱动特性需加限流电阻。

由于步进电机锁步时，限流电阻要消耗掉大量的功率。

因此，限流电阻要有较大功率容量，并且开关管也要有较高的负载能力。

步进电机也可以使用软件方法，即使用单片机实现，这样不但简化了电路，同时降低了成本。

使用单片机以软件方式驱动步进电机，不但可以通过编程方法在一定范围之内自由的设定步进电机的转速，往返转动的角度以及转动次数等；还可以方便灵活的控制步进电机的运行状态，以满足不同用户的需求。

因此常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。

基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计步进电机是一种非常常见的电机类型，由于其具有精准定位、适应高速运动以及控制简单等特点，被广泛应用于各种自动化设备中。

本文将从步进电机的工作原理、控制方式以及基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计等方面展开阐述。

首先，我们来了解步进电机的工作原理。

步进电机是一种特殊的同步电动机，它具有内置的磁化轭，在没有外部励磁的情况下也能自动旋转。

步进电机的旋转是由控制电流方向和大小来实现的。

通常情况下，步进电机每转动一定角度，称为“步距角”，它可以是1.8度、0.9度、0.45度等，不同的步距角决定了电机的分辨率。

步进电机的控制方式主要有全步进和半步进两种。

全步进是指每次控制信号脉冲后，电机转动一个步距角。

而半步进则是在全步进基础上，在脉冲信号中引入一半步距角的微调。

控制信号脉冲可以是脉冲序列或者方波信号。

基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计主要包括控制信号发生器的设计和步进电机驱动电路的设计。

控制信号发生器负责产生相应的控制信号脉冲，而步进电机驱动电路将这些脉冲信号转化为电流信号驱动步进电机。

控制信号发生器的设计可以采用定时器/计数器模块来实现。

AT89C52芯片具有可编程的定时器/计数器，可以用来产生控制信号的脉冲。

通过设置定时器的工作方式和计数值，可以实现不同频率、占空比的控制脉冲。

步进电机驱动电路的设计主要包括功率级驱动电路和电流控制电路。

功率级驱动电路负责将控制信号转化为足够大的电流驱动步进电机，通常采用功率放大器来实现。

电流控制电路则用来控制驱动电流的大小，使步进电机能够顺畅工作。

电流控制电路通常采用可调电阻、电流检测电阻和比较器等元件组成。

在步进电机控制器设计中，还需要考虑到步进电机的特性和应用需求。

例如，步进电机的电源电压、额定电流、阻抗、扭矩等参数需要与驱动电路匹配。

此外，还需要考虑到步进电机的机械结构、位置传感器、防重叠措施等因素。

程设计说明书题目：基于单片机的步进电机控制系统设计课程：机电一体化系统设计姓名：马福德学号：0804705030指导教师：段广云、俞学兰专业年级：机械设计制造及其自动化（机械电子工程方向）2008级所在院系：机械工程学院完成日期： 2011年7月 10 日答辩日期： 2011年7月 11 日摘要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，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。

采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。

软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。

本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片AT6560AHQ驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。

系统由硬件设计和软件设计两部分组成。

其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。

软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。

软件采用在Keil软件环境下编辑的C语言。

本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词：步进电机 ,单片机 ,电脉冲信号, 角位移, 转速控制,方向控制ABSTRACTWith the development of microelectronics and computer technology, increasing demand for stepper motor, which is widely used in printers, electronic toys and consumer products such as CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and electrical products, and its various national fields are applied. Of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation and so important.Stepper motor is an electric pulse signals can convert the angular displacementor linear displacement of the mechanical and electrical components, stepper motor control system consists of stepper controller, stepper motor power amplifier and so on. Use MCU control, the stepper controller instead of using software to make simple circuit, low cost, reliability greatly increased. Software programming flexibility to produce different types of stepping motor excitation sequence to control the operation of the various stepper motor modeThis design is used AT89C51 of Stepping motor control, through the IO port as a square wave output of the timing of step motor control signal, the signal through the ULN2003 driver chip stepper motor; the same time, with four buttons to the status of the motor control, and dynamic display with digital control motor speed.System consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design, including minimum system AT89C51 microcontroller, power supply module, keyboard control module, stepper motor drive (integrated Darlington ULN2003) module, digital display (SM420361K digital control) module, speed modules (including the Hall probe UGN3020) six function modules, and each module in the circuit board to achieve the organic combination. Software design, including keyboard control, stepping motor pulse, the digital dynamic display and speed signal acquisition module, control procedures, and ultimately to the stepper motor rotation direction and rotation speed control of stepper motor rotation speed and dynamic display in the LED digital tube, real-time monitoring of the speed display. Software used in the software environment to edit Keil C language. This system has the intelligence, practicality and reliability features.Key Words： Stepping motor , MCU Pulse Signal , Angular displacement ,Speed control ,Direction control目录1 绪论 (1)1.1背景 (1)1.2设计任务及要求 (1)2 总体方案设计 (2)2.1方案设计 (2)2.2芯片选择 (2)2.2.1 CPU的芯片选择 (2)2.2.2 驱动电路的芯片选择 (3)2.2.3 测试电路的芯片选择 (6)3 系统硬件设计 (7)3.1电机驱动电路 (7)3.2测试及显示电路 (8)3.2.1 CS3020霍尔传感器测试电路 (8)3.2.2 LED数码显示管 (8)3.3电源 (9)3.4两相步进电机 (9)3.5键盘控制系统 (10)4 控制系统软件分析与设计 (11)4.1主程序流程图 (11)4.2读键盘子程序流程图 (11)4.3键盘处理子程序流程图 (12)4.4电机控制中断程序流程图 (12)4.5程序设计平台 (13)4.6源程序清单 (14)5 PCB板设计 (19)5.1设计原则 (19)5.1.1布局操作的基本原则 (19)5.1.2布线原则 (19)5.2PCB板设计方案： (20)5.3PCB板各电器元件的布局 (21)6 设计体会 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)A元件清单 (25)B电路PCB图 (26)C电路原理图 (26)1 绪论1.1 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。

51单片机驱动步进电机的方法一、步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，广泛应用于各种自动化设备中。

其工作原理是，当一个脉冲信号输入时，电机转动一个步距角，从而实现电机的精确控制。

二、51单片机驱动步进电机的方法1、硬件连接需要将51单片机与步进电机连接起来。

通常，步进电机需要四个引脚，分别连接到单片机的四个GPIO引脚上。

同时，还需要连接一个驱动器来提高电机的驱动能力。

2、驱动程序编写接下来，需要编写驱动程序来控制步进电机的转动。

在51单片机中，可以使用定时器或延时函数来产生脉冲信号，然后通过GPIO引脚输出给电机。

同时，还需要设置电机的步距角和转向，以保证电机的精确控制。

3、示例程序以下是一个简单的示例程序，用于演示如何使用51单片机驱动步进电机：cinclude <reg52.h> //包含51单片机的头文件sbit motorPin1=P1^0; //定义连接到P1.0引脚的电机引脚sbit motorPin2=P1^1; //定义连接到P1.1引脚的电机引脚sbit motorPin3=P1^2; //定义连接到P1.2引脚的电机引脚sbit motorPin4=P1^3; //定义连接到P1.3引脚的电机引脚void delay(unsigned int time) //延时函数unsigned int i,j;for(i=0;i<time;i++)for(j=0;j<1275;j++);void forward(unsigned int step) //正转函数motorPin1=0;motorPin2=0;motorPin3=0;motorPin4=0; //清零电机引脚delay(step); //延时一段时间motorPin1=1;motorPin3=1;motorPin2=0;motorPin4=0; //设置转向和步距角delay(step); //延时一段时间void backward(unsigned int step) //反转函数motorPin1=0;motorPin2=0;motorPin3=0;motorPin4=0; //清零电机引脚delay(step); //延时一段时间motorPin2=1;motorPin4=1;motorPin3=0;motorPin1=0; //设置转向和步距角delay(step); //延时一段时间void main() //主函数unsigned int step=1000; //设置步距角为1000微步forward(step); //正转一圈backward(step); //反转一圈while(1); //循环等待，保持电机转动状态在这个示例程序中，我们使用了四个GPIO引脚来控制步进电机的转动。

步进电机结构和工作原理步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。

步进电机的最大特点是其“数字性”，对于微电脑发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度（简称一步），如下图所示。

如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。

同时您可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。

由于步进电机工作原理易学易用，成本低（相对于伺服）、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用.本文将向用户简述步进电机的基本结构和工作原理，举例说明步进电机驱动器的工作原理，直线步进电机的结构和工作原理。

步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式(Hybrid Stepping,HS)。

反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。

结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。

其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。

混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。

其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。

按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。

最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占 97% 以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。

该种电机的基本步矩角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步矩角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步矩角可细分达256倍（0.007°）。

由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。

单片机控制步进电机驱动器工作原理步进电机驱动器是一种用于控制步进电机运动的电子设备。

步进电机驱动器的工作原理基于单片机控制和脉冲信号的产生。

首先，步进电机驱动器需要接收来自单片机的指令。

单片机通过与步进电机驱动器相连的控制线来发送指令，控制步进电机的运行方式和速度。

指令可以通过串口通信、并行通信或者其他方式传输。

步进电机驱动器中的电路采用了高性能的电子元器件，如MOSFET晶体管或者IGBT晶闸管，用于驱动步进电机。

这些电子元器件能够提供足够的电流和电压，以确保步进电机能够正常运转。

在控制步进电机的过程中，步进电机驱动器会发出一系列的脉冲信号来激励步进电机。

这些脉冲信号可以通过单片机生成，并通过驱动器的脉冲控制线传输给驱动电路。

步进电机驱动器中的驱动电路会对接收到的脉冲信号进行处理和放大，以产生足够的电流和电压来驱动步进电机。

具体来说，驱动电路会根据接收到的脉冲信号产生相应的电流和电压信号，使得步进电机可以按照指令的要求进行运动。

驱动电路中的保护电路起着保护步进电机和步进电机驱动器的作用。

保护电路能够检测到步进电机的故障情况，如过载、过电流或者超温，一旦检测到故障情况，保护电路会立即断开电源，以保护步进电机和驱动电路的安全。

在步进电机驱动器中，还包括运动控制电路。

运动控制电路可以根据指令来控制步进电机的运动方式和速度。

通过调整脉冲信号的频率和周期，可以实现步进电机的不同运动方式，如正转、反转、快速转动等。

总的来说，步进电机驱动器的工作原理是接收单片机的指令，通过驱动电路产生合适的电流和电压信号，驱动步进电机按照指令的要求进行运动。

同时，步进电机驱动器还具有保护电路和运动控制电路，以确保步进电机和驱动电路的安全和正常运行。

步进电机驱动器是控制步进电机运动的重要设备，被广泛应用于自动化控制系统、机械设备、电子设备等领域。

步进电机驱动器的设计摘要：由在单片机结合ULN2003组成单片机的驱动系统的程序设计过程中，通过操作按键对步进电机的正转、反转和启动、停止。

关键词：单片机驱动步进电机目录一、单片机的驱动原理 (3)二、单片机最小系统 (4)三、 Max232串口电路 ... .. (7)四、步进电机驱动模块电路 (8)五、系统的软件设计 (9)附：参考文献 (33)一、步进电机的驱动原理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。

您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；同时您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。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。

它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件，具有无累积误差、成本低、控制简单特点。

产品从相数上分有二、三、四、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有口42~φ130，从静力矩上分有0.1N·M~40N·M。

（本实验提供的是四相步进电机，它对外有六条引线，其中二条为公共端、另四条分别为A相、B相、C相、D相，但引线具体排序未知，故在使用前需对步进电机进行分析、测试，并判断出具体的相序。

）二、单片机最小系统单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.下面给出一个51单片机的最小系统电路图.说明：复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)复位电路一、复位电路的用途单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。

基于stm32单片机的步进电机实验报告基于STM32单片机的步进电机实验报告一、引言步进电机是一种特殊的电机，其转子能够以离散的步长进行旋转。

在许多自动化控制系统中，步进电机被广泛应用于精密定位、打印机、机床等领域。

本实验旨在利用STM32单片机控制步进电机的运转，实现准确的位置控制。

二、实验原理步进电机的运转原理是通过控制电流来驱动电机的转子旋转。

常见的步进电机有两相和四相两种，本实验使用的是四相步进电机。

步进电机的控制方式主要有两种：全步进和半步进。

1. 全步进控制方式全步进控制方式是通过依次给定步进电机的四个相位施加电压，使得电机转子以固定的步长旋转。

具体控制方式如下：- 给定一个相位的电流，使得该相位的线圈产生磁场，使得转子对齿极的磁场产生吸引力，使得转子顺时针或逆时针旋转一定的角度；- 施加下一个相位的电流，使得转子继续旋转一定的角度；- 通过依次改变相位的电流，控制转子的旋转方向和步长。

2. 半步进控制方式半步进控制方式是在全步进的基础上，通过改变相位的电流大小，使得转子旋转的步长变为全步进的一半。

具体控制方式如下：- 给定一个相位的电流，使得该相位的线圈产生磁场，使得转子对齿极的磁场产生吸引力，使得转子顺时针或逆时针旋转一定的角度；- 施加下一个相位的电流，使得转子继续旋转一定的角度，但步长变为全步进的一半；- 通过改变相位的电流大小，控制转子的旋转方向和步长。

三、实验器材与步骤1. 实验器材：- STM32单片机开发板- 步进电机- 驱动电路- 电源2. 实验步骤：(1) 将STM32单片机开发板和驱动电路连接起来，确保连接正确无误。

(2) 编写STM32单片机的控制程序，通过控制引脚输出高低电平，实现步进电机的控制。

(3) 将步进电机连接到驱动电路上。

(4) 将电源接入驱动电路，确保电源稳定。

(5) 运行STM32单片机的控制程序，观察步进电机的运转情况。

四、实验结果与分析经过实验，我们成功地利用STM32单片机控制步进电机的运转。

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)图1 是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。

一、前言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目前,叙（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构：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向我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。

3、力矩：电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力F与（dФ/dθ）成正比S其磁通量Ф=Br*SBr为磁密，S为导磁面积，F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度，D为转子直径Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。

力矩=力*1也可以作（时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。

2、分类感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。

以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。

3、步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。

常用m表示。

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.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。

自动升降搬运机电子部分摘要：本设计采用一块AT89S52单片机对三个四相步进电机进行控制，使步进电机在安全温度内按输入的步数和转动的方向进行运行。

控制电机转动的方法采用四相八拍控制法。

本设计采用独立按键实现步进电机不同转动步数的输入以及转向的控制，还有用按键实现锁定和开锁的作用。

用ITR9608测速模块作为光电开关，实现极限停机的功能。

引言随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。

步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。

因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。

设计内容：采用单片机控制三个四相八拍的步进电机工作。

制作的自动升降搬运机。

要实现的功能：一、控制步进电机的正反转来实现自动升降搬运机的连续上升和下降，由独立按键输入信号控制。

二、控制自动升降搬运机的定点上升，定点下降。

三、控制自动神将搬运机在上升和下降过程中随时可以加速和减速。

四、自动升降搬运机上升（电机正转）到极限位置时自动停止上升，同样下降（电机反转）到极限位置时自动停止下降。

说明：自动停止是采用ITR9608测速模块作为对光开关，正常运行时开关处于开状态，当上升或下降到极限位置时光电开关立马处于关状态，就立刻停止上升或下降，如果是上升到极限位置时再按上升按钮或定点上升按钮则不能再启动上升，如果是下降到极限位置时再按下降按钮或定点下降按钮则不能再启动下降。

五、用一个步进电机控制上面的机械手来实现搬运过程，控制步进电机的正反转来实现机械手的前移和后移还有停止。

单片机控制电路系统框图程序编写//////////步进电机控制#include <reg51.h> //51芯片管脚定义头文件#include <intrins.h> //内部包含延时函数_nop_(); #define uchar unsigned char#define uint unsignedint///////////下面电机控制sbit K1 = P3^2; //正转sbit K2 = P3^3; //反转sbit K3 = P3^4; //停止sbit K4 = P3^5; //减速sbit K5 = P1^4; //加速sbit K6 = P1^5; //定点上升或下降sbit K7 = P1^6; //定点上升或下降sbit BEEP = P3^6; //蜂鸣器//////////上面电机控制sbit K8 = P3^0; //正转sbit K9 = P3^1; //反转sbit K10 = P3^7; //停止//////////光电模块//////////////////sbit E0=P0^0;//A0使能端sbit D0=P0^1;//00被遮置高电平sbit E1=P0^2;//A0使能端sbit D1=P0^3;//00被遮置高电平////////第一个电机///////////sbit p13=P1^3;sbit p12=P1^2;sbit p11=P1^1;sbit p10=P1^0;////////第二个电机///////////sbit p23=P2^3;sbit p22=P2^2;sbit p21=P2^1;sbit p20=P2^0;////////第三个电机///////////sbit p24=P2^4;//EN 下降沿sbit p25=P2^5;//DIR 正反转sbit p26=P2^6;//pul下降沿sbit p27=P2^7;bit p=0;//0倒转，1正转uint h=0,t=125,N=100;/************************************************** ******//*/* 延时t毫秒/* 11.0592MHz时钟，延时约1ms/*/************************************************** ******/void delay(uint t)//t为125转一圈{uint k;for(k=0; k<t; k++){ }}/************************************************** ********/voiddelayB(uchar x) //x*0.14MS{uchari;while(x--){for (i=0; i<13; i++){ }}}/************************************************** ********/void beep(){uchari;for (i=0;i<100;i++){delayB(4);BEEP=!BEEP; //BEEP取反}BEEP=1; //关闭蜂鸣器}void shangmiandianji(uint N)//上面步进电机正倒转,停止控制{uchar r;uint k;for(k=0;k<N;k++)//转N圈for(r=0;r<200;r++)//转1圈{p24=1;delay(40);p25=p;//0倒转，1正转p24=0;p26=0;delay(90);if(K10==0)//停止按键{beep();p24=1;p26=1;k=N;break;} //退出此循环程序}}void motor_rev(uint N)//步进电机正倒转,加速减速停止{uchar r;uint k;for(k=0;k<N;k++)//转N圈for(r=0;r<200;r++)//转1圈{p13=1;//低脉冲触发p12=p;//0倒转，1正转p10=1;p23=1;//低脉冲触发p22=p;//0倒转，1正转delay(t);//调节转速,T为125转一圈//delayB(h);p13=0;p23=0;//下降沿触发if(K3==0)//停止按键{beep();p10=0;p20=0;k=N;break;} //退出此循环程序if(D0==1||D1==1)//光电停止，使能关{beep();p10=0;p20=0;k=N;break;} //退出此循环程序if(K4==0)//减速{t++;t++;}if(K5==0)//加速{t--;t--;}}}void dingdian(uint N)//步进电机定点{uchar r;uint k;for(k=0;k<N;k++)//转N圈for(r=0;r<200;r++)//转1圈{p13=1;//低脉冲触发p12=p;//0倒转，1正转p10=1;p23=1;//低脉冲触发p22=p;//0倒转，1正转p20=1;delay(125);//调节转速,T为125转一圈//delayB(h);p13=0;p23=0;//下降沿触发if(K3==0)//停止按键{beep();p10=0;p20=0;k=N;break;} //退出此循环程序if(D0==1||D1==1)//光电停止，使能关{beep();p10=0;p20=0;k=N;break;} //退出此循环程序}}/************************************************** ******** 主程序**************************************************** ******/main(){E0=1;E1=1;//光电使能开while(1){if(K1==0){beep();p=0;//0倒转，1正转while(D1){motor_rev(3);}motor_rev(10000);//转N圈，加速，减速}else if(K2==0){beep();p=1;//0倒转，1正转while(D0){motor_rev(3);}motor_rev(10000);//转N圈，加速，减速}else if(K6==0)//上升，下降{beep();p=1;//0倒转，1正转while(D0){motor_rev(3);}dingdian(10);//转N圈}else if(K7==0)//上升，下降{beep();p=0;//0倒转，1正转while(D1){motor_rev(3);}dingdian(10);//转N圈}//************上面电机控制**************//else if(K8==0)//上升，下降{beep();p=0;//0倒转，1正转shangmiandianji(10000);//转N圈}else if(K9==0)//上升，下降{beep();p=1;//0倒转，1正转shangmiandianji(10000);//转N圈}}}/********************************************************/总结步进电机的控制可以用硬件，也可以用软件通过单片机实现。

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、A C、BC、B 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、A、B、B轮流接地。

下表列出了该电机的一些典型参数：表135BY48S03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0.2647 180 65 2.5 35BY48S03 7.5 4 12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。

单片机步进电机控制实验报告1. 实验背景步进电机是一种特殊的直流电机，具有精确定位、运行平稳等特点，广泛应用于自动化控制系统中。

本实验旨在通过单片机控制步进电机的转动，加深对步进电机原理和控制方法的理解。

2. 实验器材和原理实验器材•单片机开发板•步进电机•驱动模块•连接线实验原理步进电机按照一定步进角度进行转动，每转动一定步数，即转动特定的角度。

步进电机的控制需要通过驱动模块来实现，驱动模块与单片机进行连接，通过单片机的输出控制步进电机的转动。

3. 实验步骤步骤1：连接电路将单片机开发板与驱动模块通过连接线连接，确保连接线的接口正确连接。

步骤2：编写程序使用C语言编写控制步进电机的程序，并上传到单片机开发板中。

程序需要实现控制步进电机转动的功能，可以根据需要设置转动的方向和步数。

步骤3：设置参数根据实际情况设置步进电机的转动参数，例如转动方向、转动速度等。

确保设置的参数符合实验要求。

步骤4：开始实验将步骤1和步骤2准备好的电路和程序连接在一起，并开启电源。

通过单片机的输出控制步进电机的转动，观察步进电机的转动情况。

步骤5：记录实验结果记录步进电机的转动情况，包括转动方向、转动步数等信息。

观察步进电机的转动是否符合预期，记录任何异常情况。

步骤6：实验总结根据实验结果进行总结和分析，评估步进电机控制的效果。

分析实验中可能出现的问题和改进方向，并提出改进措施。

4. 实验注意事项•在实验过程中，严格按照操作步骤进行，避免出现操作失误。

•注意检查电路连接是否正确，确保连接稳固可靠。

•在进行步进电机控制时，注意控制信号的稳定性和准确性。

•注意观察步进电机的转动情况，及时记录转动信息。

•实验过程中如有异常情况出现，应立即停止实验并进行排查。

5. 实验结果根据实验步骤和注意事项进行实验，步进电机的转动情况符合预期，控制效果良好。

6. 实验总结本次实验通过单片机控制步进电机的转动，加深了对步进电机原理和控制方法的理解。