基于单片机控制步进电机_课程设计说明书

目录1.实验要求与设计 (2)1.1设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 设计思路 (2)2.设计原理及分析 (3)2.1 步进电机控制系统的组成 (3)2.2 单片机最小系统 (3)2.3 键盘控制电路 (4)2.4 LED数码显示电路 (5)3.系统的总体方案设计 (6)3.1 步进电机总体设计框图 (6)3.2 驱动控制系统组成 (6)3.3 脉冲信号的产生 (7)4.软件设计设计及调试 (7)4.1 主程序流程图 (7)4.2 INTO中断子程序框图 (8)4.4 程序代码 (10)5.实验心得与体会 (17)参考文献 (18)附：课程设计评分表 (19)附：步进电机电路图 (20)1.实验要求与设计1.1设计目的以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。

本系统采用AT89C51作为控制单元，通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。

1.2 设计要求1.利用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作，达到显示的目的。

2.了解步进电动机的工作原理，会计算其各个量之间的转换，例如，速度、时间、频率与步进角之间的关系。

3.显示以51单片机为核心的实用控制电路，并进行调试出结果。

1.3 设计思路采用51系列单片机实现对步进电动机进行调速控制。

首先利用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作。

达到显示的目的。

最终使步进电动机的控制能更加灵活。

本实验采用89C51做单片机运行的,所用本实验只需要将其四相连接P1口得P1.0~P1.3口就行了，在AEDK实验教学机上，数码管和8279内部已经连接好，不需再连线。

本实验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、B、C、D四相组成驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。

表中首先向A线圈输入驱动电流，接着B、C、D线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。

第一章系统分析概述步进电机是用电脉冲信号控制，以实现对生产过程或设备的数字控制，它是过程控制中一种十分重要和常用的功率执行器件，它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器或角位移发生器等，近年来由于计算机应用技术的迅速发展，步进电机常常和计算机一起组成高精度的数字控制系统。

由于它是由数字脉冲控制，因此非常适合于用单片机控制，本设计便是在此基础上，以MCS51型单片机为核心，并结合外围电路以步进电机为控制对象的控制系统。

1.1 功能简介本设计系统有单片机最小系统、8个按键输入控制、四个数码管显示和步进电机驱动电路一共四大部分组成，通过按键输入数值来控制步进电机转速，并且在数码管上显示数值（1）8个按键包括：数字键1～5；3个功能键：设置SET、清零CLR、开始START；（2）显示器上第一位显示次数，后三位显示每次行走的角度；（3）通过键盘的按键，设置步进电机各次的角度值；第一位设置次数，后三位设置角度值。

（4）按START键启动步进电机开始转动，按SET键停止；按CLR键清零。

1.2 方案选择1.2.1 步进电机驱动电路方案本设计的重点在于对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V）方案一：使用多个功率放大器件驱动电机通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率，如图1-1，使用三极管组成的步进电机驱动电路。

但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。

注：A、B、C、D分别为步进电机四相输入图1-1 三极管组成的步进电机驱动电路方案二：使用ULN2003芯片驱动电机ULN2003芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，如图1-2。

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运行；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。

洛阳理工学院课程设计说明书课程名称单片机原理及接口技术设计课题基于单片机操纵步进电机专业自动化班级 B120439 姓名鹿卫超2021 年 6 月 21 日课程设计划任务书电气工程与自动化系自动化专业学生姓名鹿卫超班级B120439 学号 B课程名称：单片机原理及接口技术设计题目：基于单片机操纵步进电机课程设计内容与要求：本课题以单片机为核心，设计并制作出步进电机操纵系统。

设计要求：（1）通过操纵按键，使步进电机实现顺时针和逆时针旋转。

（2）通过操纵步进电机运转状态能够实现正反转，加速减速。

设计（论文）开始日期2021年6月10日指导教师张娟梅设计（论文）截止日期2021年6月21日指导教师董红政2021年6 月21 日电气工程与自动化系自动化专业学生姓名鹿卫超班级B120439 学号 B课程名称：单片机原理及接口技术设计题目：基于单片机操纵步进电机课程设计篇幅：图纸14 张说明书25 页指导教师评语：摘要步进电机是一种通过电脉冲信号操纵相绕组电流实现定角转动的机电元件。

与其他类型电机相较具有易于开环精准操纵、无积存误差等优势，在众多领域中取得了普遍的应用。

本文第一简单的介绍了步进电机的进展概况、特点及工作原理。

包括步进电机的操纵方式和驱动方式作了系统说明，给出了系统设计的整体方案和本系统的特点和功能。

然后以AT89C52单片机为主操纵器，详细介绍了基于该单片机的步进电机的操纵系统。

在此基础上对外围电路键盘电路、复位电路等各个模块的电路进行详细的设计。

接着论述了步进电机软件操纵的开发的流程和程序设计。

同时给出了步进电机的正反转、速度操纵的程序清单。

本文采纳软硬件结合的方式达到了对步进电机的最正确操纵。

关键词：步进电机单片机AbstractStepper motor is a kind of controlled by electric pulse signal phasecomponents. Easy open-loop precision compared with other types of motor control, no accumulated error, etc, widely used in many fields. This article first simply introduces the development situation and characteristics of stepper motor and working principle. Including the stepper motor drive system, control method and the system shows that the overall scheme of the system design is given and the features and functions of this system. Then is given priority to with AT89C52 single-chip microcomputer controller, is introduced in detail based on the single chip microcomputer stepping motor control system. On the basis of the peripheral circuit, the keyboard circuit, reset circuit, etc. Each module circuit design in detail. Then elaborated the stepper motor control software development processes and program design. At the same time gives the step motor and reversing, speed control program list. In this paper, by using the combined method of software and hardware to achieve the optimal control of the stepper motor.Keyword：stepper motor microcontroller目录概述.......................................................................................................................... 错误!未定义书签。

单片机课程设计说明书设计题目：步进电机控制院系：机电汽车工程学院班级：机091-5姓名：xxxxxxx学号：2009xxxxxxxxx指导教师：刘鹏设计日期：2012年06月08日目录一、绪论1.1 设计任务1.2 总体方案二、硬件参数简介2.1 89C512.2 ULN2003A芯片2.3 数码管2.4 步进电机三、步进电机控制系统电路设计3.1 控制电路3.2 最小系统3.3 驱动电路3.4 显示电路3.5 总体电路四、程序设计4.1 方案论证4.2 主程序设计4.3 定时中断设计4.4 外部中断设计4.5 整体程序五、仿真与调试六、设计总结七、分工说明一、绪论1.1设计任务1 、完成单片机与功率驱动电路及小功率步进电机的连接；2 、控制步进电机的转动方向、转动速度及转过指定的角度；3 、通过按键改变电机的转向、转速等参数。

1.2 总体方案单片机控制步进电机，就是利用单片机发出脉冲信号，经过驱动单元驱动步进电机工作，同时可以利用外围电路控制步进电机的状态，显示其工作状态。

本设计采用AT89C51，编程实现P1端四个口循环输出脉冲，用ULN2003放大信号，供给四相电机。

另外，用按键和开关控制P3口定时中断，使其加速、减速、启动、停止和换向。

P0口和P2口输出信号，经数码管显示转向和速度等级。

二、硬件参数简介2.1 89C51AT89C51是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机，其输出引脚指令系统都与MCS-51兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失控型编程器来编程，内部除CPU外，还包括256字节RAM，四个8位并行I/O口，5个中断源，2个中断优先系统，2个16位可编程定时计数器。

89C51功能强、灵活性高且价格合理，完全可以满足本系统设计需要。

2.2 ULN2003芯片进行信号放大。

ULN2003内部集成了8组达林顿管，驱动负载电流为500mA，驱动电压50V. 八路NPN达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平。

D10-基于单片机旳步进电机控制系统一、理解什么是步进电机以及其工作原理步进电机是数字控制电机，步进电机旳运转是由电脉冲信号控制旳，其角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每个一种脉冲，步进电机就转动一种角度（不距角）或前进、倒退一步。

步进电机旋转旳角度由输入旳电脉冲数确定，因此，也有人称步进电机为数字/角度转换器。

步进电机旳各相绕组按合适旳时序通电，就能使步进电机转动。

当某一相绕组通电时，对应旳磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，假如定子和转子旳小齿没有对齐，在磁场旳作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小途径旳特点，则转子将转动一定旳角度，使转子与定子旳齿互相对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转旳原因。

二、步进电机旳特点（1）步进电机旳角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有合计误差，具有良好旳跟随性。

（2）由步进电机与驱动电路构成旳开环数控系统，既非常以便、廉价，也非常可靠。

同步，它也可以有角度反馈环节构成高性能旳闭环数控系统。

（3）步进电机旳动态响应快，易于启停、正反转及变速。

（4）速度可在相称宽旳范围内平滑调整，低速下仍能保证获得很大旳转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。

（5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接用交流电源或直流电源。

（6）步进电机自身旳噪声和振动比较大，带惯性负载旳能力强。

三、步进电机旳控制步进电机旳控制重要包括换相次序旳控制、速度控制、速度控制、加减速控制等，控制系统就是运用单片机旳功能实现以上控制旳系统，即本次设计旳目旳。

四、示意图五、硬件设计计划本设计旳硬件电路只要包括控制电路、最小系统、驱动电路、显示电路四大部分。

最小系统只要是为了使单片机正常工作。

控制电路只要由开关和按键构成，由操作者根据对应旳工作需要进行操作。

显示电路重要是为了显示电机旳工作状态和转速。

驱动电路重要是对单片机输出旳脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。

（1）控制电路根据步进电机旳工作原理可以懂得，步进电机转速旳控制重要是通过控制通入电机旳脉冲频率，从而控制电机旳转速。

课题名称基于单片机的步进电机控制设计学生姓名学号系、年级专业信息工程系﹑电子信息工程专业指导教师职称讲师2009年5 月22 日摘要本论文主要介绍了基于单片机的步进电机控制的规则、硬件结构、软件代码的编写及工作原理、以及液晶模块12864LCD的详细介绍以及指令集。

模拟出单片机系统下的步进电机转速控制，具有任意转速选择、转动时间、正反转、加速和减速设置、系统低功耗、可实现在线调试等特点。

本系统是以单片机为其控制核心，以有源晶振构成的电路作为时钟信号，通过键盘输入选择向单片机控制系统发出步进转动控制命令，控制系统接收命令后做出一系列必要的判断后，控电机的转速、转向等。

本设计已通过了实验仿真，运行稳定，达到了基本的设计要求。

本设计要分为两大块：一块为硬件电路组成部分，一块为软件程序设计部分。

在硬件电路里主要包括有源晶振部分、键盘输入控制部分、电机驱动电路及液晶显示部分等与单片机的接线设计；软件编程方面主要是子程序和主程序的编写，包括：初始化代码、液晶驱动代码、时间记录代码、表格数据代码等。

关键词：单片机；步进电机；12864LCD；指令集AbstractThis thesis is mainly introduce the Prepared and working principles about regulation、structure of hardware、software code of stepping motor control based on MCU as well as detail information and instruction set on LCD Module 12864LCD. This thesis also simulates that under the system of single-chip stepping motor speed control has the disadvantages of changing speed、time arbitrary、Positive and negative transfer、installation of accelerated and deceleration、low-power system and online debugging. Single-chip as core of control and the circuit made up by active crystal as clock signal, the stepper motor speed control system starts to making a series of necessary judgment and then control rotate speed and change direction when it receive the command of stepper transfer control from single-chip control system by keyboard. As run steady, this project has already passed the simulation and has achieved the basic purpose.This project consists of two parties. One is hardware circuit and the other is software programming. In the part of hardware circuit is include active crystal、control system of keyboard input 、system of motor drive circuit and liquid crystal system. In the second part, Design of connection of single-chip、software prepared is the mainly prepared of Subroutine and Main program including initialization code 、liquid drive code 、the timing of recording code form data code[8].Key words: MCU；stepper motor；12864LCD；Instruction Set.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的来源 (1)1.2 课题研究的意义 (1)1.3 课题国内研究现状 (1)1.4 课题研究的目的和主要内容 (2)第2章步进电机方案设计与分析 (3)2.1 方案提出 (3)2.2 可行性分析 (4)2.3 主要器件选择 (4)第3章系统硬件设计 (6)3.1 AMPIRE128*64液晶屏介绍 (6)3.2 HD61202及其指令集介绍 (7)3.3 晶振、复位、驱动电路 (9)3.4 液晶显示屏与单片机接口电路 (10)3.5 控键与单片机接口电路 (11)第4章系统软件设计 (13)4.1 电机流程图 (13)4.2 液晶屏驱动代码设计 (14)4.3 固定字符显示代码 (18)4.4 中断子程序 (19)4.5 汉字表 (19)4.6 字符表 (22)4.7 延时子程序 (22)4.8 主函数程序 (23)第5章系统仿真 (25)5.1 Keil2编译环境介绍 (25)5.2 Proteus 仿真平台 (26)5.3 建立工程项目 (28)5.4 Proteus中原理图的绘制及文件的加载 (32)5.5 开机界面显示 (32)5.6 控制界面显示 (33)5.7 仿真结果分析及解决方法 (34)第6章 PCB板设计 (35)6.1加载网络表及元件封装 (35)6.2 PCB板参数设置 (36)6.3元件布局及布线设计 (38)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录Ⅰ总体电路图 (42)第1章绪论1.1课题的来源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。

信息与电气工程学院课程设计说明书（2012/2013学年第二学期）课程名称：单片机课程设计题目：步进电机控制实验专业班级：自动化1002班学生姓名：＊**学号 : ＊*＊＊＊＊*指导教师：苗敬利，王巍设计周数： 2周设计成绩 :13年 6 月 17 日目录第1章设计目的 ............................ 错误!未定义书签。

第2章设计任务与要求 (3)第3章设计思路与方案 (3)3.1 控制电机正/反向转 (4)3.2 控制电机运转速度 (4)第4章硬件电路设计 (4)4.1 主控模块 (4)4。

2 驱动控制模块 (5)4。

3 按键控制模块 (6)4.4 显示模块 (7)第5章系统软件设计 (7)5。

1 主程序 (7)5.2 子程序 (9)第6章系统仿真 (9)6。

1 KEIL调试控制程序 (9)6.2 Proteus仿真 (9)第7章收获与体会 (10)附录1 总电路图 (12)附录2 源程序清单 (12)步进电机简易控制系统设计第一章设计目的步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件，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步进电机件。

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，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.需要单片机产生脉冲序列和方向控制控制信号。

步进电机的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。

对控制系统的研制中最基本的要求就是性能可靠和结构简单。

利用AT89S52单片机来设计和开发步进电机的控制系统，可以很好地满足这一要求.驱动程序写入AT89S52单片机中,通过程序控制步进电机的转速与转向。

基于单片机控制的步进电机控制器课程设计任务书一．设计要求（一）基本功能1．实现步进电机的正反转控制。

2．实现步进电机的加速控制。

3．实现步进电机的减速控制。

如过载保护、欠压保护、短路保护和防飞车等功能。

（二）扩展功能任意设定一点为圆心，实现一个直径为10cm的圆形轨迹运动。

二．设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；三．编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

四．答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。

五．计划完成时间三周1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。

2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。

3．第三周完成软件和硬件的联合调试。

目录1引言 (1)2总体设计方案 (1)2.1设计思路 (1)2.1.1 硬件设计 (1)2.1.2软件设计 (1)2.2总体设计方框图 (2)3 设计原理分析 (2)3.1 控制按钮分析 (2)3.2 复位电路和晶振电路分析 (3)3.3 保护电路分析 (3)3.4 输出驱动电路 (4)4 总结与体会 (5)参考文献 (6)附录（一） (7)附录（二） (8)基于单片机控制的步进电机控制器摘要：本设计为电子工程专业学生在校期间的单片机课程设计实习。

是基于单片机控制的步进电机控制器。

在科学技术迅速发展的今天，自动化控制技术日益完善和成熟，对步进电机的要求也越来越高，社会上所需这方面的人才也越来越多，通过本次实习，可以提高学生的动手动脑，全面综合的运用所学专业知识的能力，增强学习专业知识和技能的兴趣，掌握单片机的运用方法和技巧，深入了解步进电机的工作原理。

学会用科学技术来解决生活，生产中遇到的实际问题，真正做到学以致用，造福社会。

本设计是通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可以控制步进电机的转动，从而实现数字和角度的转换，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。

目录第1章总体设计方案 (1)1.1课程设计的内容和要求 (1)1.2课程设计原理 (1)1.3课程设计思路 (2)1.4实验环境 (3)第2章详细设计方案 (4)2.1实现方法 (4)2.2模块设计 (5)2.2.1 步进电机的驱动 (5)2.2.2 按键电路设计 (5)2.2.3 时钟产生及复位电路 (6)2.3主程序流程图图 (7)第3章调试及结果分析 (8)3.1调试步骤及方法 (8)3.2实验结果及分析 (8)参考文献 (9)附录1（源程序） (10)附录2（系统原理图） (14)附录3（器件清单） (15)第1章总体设计方案1.1 课程设计的内容和要求一、课程设计内容：步进电机是一种将电脉冲转换成角位移或线位移的电磁机械装置，也是一种能把输出解析为唯一增量和输入数字脉冲对应的驱动器件。

步进电机具有快速启动、停止的能力，精度高、控制方便，因此，在工业上得到了广泛应用。

利用单片机控制一个步进电机，而且要满足如下技术指标：（1）开始通电时，步进电机停止转动。

（2）单片机分别接按键开关K1、K2和K3，用来控制步进电机的转向，要求如下：当按下K1时，步进电机正转。

当按下K2时，步进电机反转。

当按下K3时，步进电机停止转动。

步进电机的工作方式有单四拍、双四拍、单双八拍。

二、课程设计要求：1. 独立完成课程设计任务；2. 通过老师当场验收；3. 交出完整的课程设计报告。

1.2课程设计原理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，从而达到调整节拍的目的。

本次设计是采用步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。

当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。

燕山大学课程设计说明书题目：步进电机控制实验学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：单片机原理及应用课程设计基层教学单位：自动化仪表系指导教师：张淑清学号0701******** 学生姓名龙万倡（专业）班级07级仪表2班设计题目步进电机控制实验设计技术参数1、独立完成设计任务。

2、编程，上机调试。

3、连接硬件实验电路，实现所要求的功能。

4、完成设计，提交课程设计报告。

设计要求1、用8255扩展端口控制步进电机，编写程序输出脉冲序列到8255的PA口，控制步进电机正转、反转、加速、减速。

2、了解步进电机控制的原理。

3、掌握控制步进电机转动的编程方法。

工作量软件编程与硬件调试相结合，绘制设计流程图，并编程进行硬件实现。

参考资料1）《微型计算机控制系统》赖寿宏，机械工业出版社（教材）2）《过程控制系统及仪表》邵裕森巴筱云编（教材）3）《单片机及应用》李大友，高等教育出版社（教材）4）《机械量测量》机械工业出版社（教材）5)自选其他有关资料周次应完成内容熟悉伟福单片机编程环境绘制流程图进行软件编程和软模拟进行硬件调试撰写课程设计报告指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科目录设计任务书 (1)第 1 章步进电机概述......... (5)1.1 步进电机的组成： (5)1.2步进电机旋转原理： (5)1.3 步进电机的技术参数与控制 (6)第2章8255A工作原理 (8)2.1 8255A内部结构 (8)2.2 8255A的控制字 (9)2.3 8255A端口的工作方式 (10)第 3 章硬件电路的设计 (11)3.1总体原理 (11)3.2系统复位电路 (11)3.3 时钟电路. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.4键盘接口电路. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.5电机与8255A的接口电路. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 第 4 章程序设计 (16)4.1 程序框图 (16)4.2 汇编程序 (17)第五章心得体会 (20)参考文献 (21)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。

基于单片机的步进电机的运动控制系统课程设计目录步进电机原理及硬件设计 (2)1 单片机电路 (2)1.1 AT89C51单片机的组成结构 (2)1.2 AT89C51单片机的引脚及功能 (4)2步进电机 (6)2.1 步进电机的工作原理 (6)2.2步进电机的驱动 (7)3电源 (11)4 软件程序设计 (11)4.1三相六拍环形分配 (11)4.2主程序的设计 (12)总结 (19)参考文献 (21)1步进电机原理与硬件设计1单片机电路本系统采用A89C51单片机产生控制信号单片机内部的内存即可满足要求。

如需要扩展较多的外部RAM和ROM可加上数据缓冲器。

步进电机控制信号通过AT89C51单片机其中一个口进行扩充。

为了增加步进电机工作的灵活性，在启动步进电机工作之后，当有键按下，设置产生外部中断，达到灵活控制电机的目的。

下面介绍一下AT89C51单片机。

1.1AT89C51单片机的组成结构AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2所示。

它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KBFlashROM、21个特殊功能寄存器、4个8为并行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。

（1）CPUCPU是单片机的核心部分，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。

①运算器运算器即算术逻辑单元ALU,是进行算术或逻辑运算的部件。

可实现算术运算和逻辑运算。

操作的结果一般送回累加器ACC，而其状态信息送至程序状态寄存器PSW。

②控制器控制器是用来控制计算机工作的部件。

控制器接收来自存储器的指令，使各部件协调工作，完成指令所规定的操作。

时钟源外部事件外部中断P0P1P2P3RXD TXD图2 AT89C51单片机内部结构示意图（2）内部存储器①内部数据存储器AT89C51芯片内共有256B（地址为00H-FFH）的数据存储器，其中高128B （地址为：80H-FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是低128B(地址为：00H-7FH),用于存放可读写的数据，如程序执行过程中的变量。

引言步进电机是一种离散运动装置，它和现代数字控制技术有着紧密的本质的联系。

它是一种将电脉冲转化为角位移或直线位移的执行机构，当步进电机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（又称之为步进角），为此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；同时可以通过脉冲频率来控制步进电机的转动速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。

从以上所述可知，步进电机是可以用脉冲信号直接进行定位控制，由于其具有一定的精度，且控制线路简单，使用方便、可靠；因此它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（扫描仪、磁盘驱动器、打印机）、照相机（包括光学照相机与数码照相机），投影仪、数码摄像机、放像机（VCD、DVD等）、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器械、条码扫描仪以及各种可控机械工具等等。

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，步进电机的需求量与日俱增，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求应用。

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，同时对步进电机的运行性能也提出了更高的要求。

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。

本文就采用当前流行的MCS-51（8051）单片机来对步进电机进行控制并对相关的问题进行了研究和讨论。

第一章概述1.1 单片机的发展1.1.1 单片机的历史及发展概况根据单片机发展过程中各个阶段的特点，其发展历史大概可划分为以下四个阶段：第一阶段（1974—1976）：单片机的初级阶段。

因工艺限制，单片机采用双片的形式，而且功能简单。

第二阶段（1976—1978）：低性能单片机阶段。

以Intel公司制造的MCS-48系列单片机为代表第三阶段（1978—1983）：高性能单片机阶段。

一、设计目的通过具体小型测试系统设计，实践单片机系统设计及调试的全过程，以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解，并进一步学习单片机开发系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法，初步掌握单片机系统的硬、软件设计技术及调试技巧。

二、设计要求1）电机转速可以平稳控制2）通过键盘和显示器可以设置电机的转速3）显示电机的速度趋势三、仪器设备名称型号数量单片机STC89C52 1步进电机28BYJ48 1液晶LCD12864 1步进电机驱动ULN2003A 1晶振 1电容、电阻、微动开关若干四、硬件线路图（1）单片机最小系统上图所示为单片机最小系统，该系统通过5V直流电源供电，可上电复位和手动复位。

通过串口将程序烧写到单片机。

（2）步进电机驱动电路由于步进电机运转时所需电流较大，而单片机引脚提供的电流较小，所以单片机与步进电机间需要加上驱动芯片ULN2003A，如上图所示，通过单片机的P1口控制步进电机的运转。

（3）显示电路该系统用LCD12864作为显示器，12864内置字库，每屏可显示32个汉字，且编程容易，该系统中可用于显示开机界面，电机转速，速度变化趋势等。

其接口如图所示。

（4）按键电路由于系统所用按键较少，所以键盘采用独立按键形式，每个按键都有上拉电阻，提高了按键的稳定性。

五、主要芯片说明（1）STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

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，从而到达准确定位的目的；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，从而到达调速的目的。

1.2 步进电机的种类步进电机分永磁式〔PM〕、反响式〔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；反响式步进一般为三相，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。

在欧美等兴旺国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反响式的优点。

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。

可在宽广的频率围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，数字特征比拟明显，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；4．整机构造简单传统的机械速度和位置控制构造比拟复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的构造变得简单和紧凑。

1.4 步进电机的原理图1是一种四相可变磁阻型的步进电机构造示意图。

这种电机定子上有八个凸齿，每一个齿上有一个线圈。

线圈绕组的连接方式，是对称齿上的两个线圈进展反相连接，如图中所示。

八个齿构成四对，所以称为四相步进电机。

图1它的工作过程是这样的：当有一相绕组被鼓励时，磁通从正相齿，经过软铁芯的转子，并以最短的路径流向负相齿，而其他六个凸齿并无磁通。