基于单片机步进电机速度控制研究参考文本

基于stm32单片机的步进电机实验报告步进电机是一种将电脑控制信号转换为机械运动的设备，常用于打印机、数码相机和汽车电子等领域。

本实验使用STM32单片机控制步进电机，主要目的是通过编程实现步进电机的旋转控制。

首先，我们需要了解步进电机的基本原理。

步进电机是一种能够按照一定步长精确旋转的电机。

它由定子和转子两部分组成，通过改变定子和转子的电流，使转子按照一定的角度进行旋转。

在本实验中，我们选择了一种四相八拍步进电机。

该电机有四个相位，即A、B、C、D相。

每个相位都有两个状态：正常（HIGH）和反向（LOW）。

通过改变相位的状态，可以控制步进电机的旋转。

我们使用STM32单片机作为控制器，通过编程实现对步进电机的控制。

首先，我们需要配置STM32的GPIO口为输出模式。

然后，编写程序通过改变GPIO口的状态来控制步进电机的旋转。

具体来说，我们将A、B、C、D相分别连接到STM32的四个GPIO口，设置为输出模式。

然后，通过改变GPIO口输出的电平状态，可以控制相位的状态。

为了方便控制，我们可以定义一个数组，将表示不同状态的四个元素存储起来。

通过循环控制数组中的元素，可以实现步进电机的旋转。

在实验中，我们通过实时改变数组中元素的值，可以实现不同的旋转效果。

例如，我们可以将数组逐个循环左移或右移，实现步进电机的正转或反转。

在实验过程中，我们可以观察步进电机的旋转情况，并根据需要对程序进行修改和优化。

可以通过改变步进电机的旋转速度或步进角度，来实现更加精确的控制。

总结起来，通过本次实验，我们了解了步进电机的基本原理，并通过STM32单片机控制步进电机的旋转。

通过编写程序改变GPIO口的状态，我们可以实现步进电机的正转、反转和精确控制。

这对于理解和应用步进电机技术具有重要意义。

基于单片机步进电机速度控制研究基于单片机步进电机速度控制研究步进电机是一种非常常见的电机类型，它在很多领域都有广泛的应用。

与传统的直流电机比较，步进电机具有很多优势，比如精度高、摩擦小、噪音小等。

但是为了更好地发挥步进电机的优势，需要对其进行精细的控制，包括速度的控制。

因此，基于单片机的步进电机速度控制研究非常重要，本文将对此进行深入探讨。

一、步进电机的原理和特点步进电机是一种能够将电脉冲转换成机械旋转的电动机。

它的核心是转子和定子之间的电磁相互作用，通过不同的脉冲信号控制电机的转动速度和方向。

步进电机的特点主要有以下几个方面：1. 精度高：步进电机的步进角度可以达到很小，因此可以实现精细的运动控制。

2. 摩擦小：步进电机与传统的直流电机相比，其内部的摩擦力要小很多，因此可以实现更加平稳的运动。

3. 噪音小：步进电机的电机转子比较轻，摩擦力较小，因此转动时噪音较小。

二、步进电机的速度控制步进电机的速度控制是一种基于脉冲信号的控制方式，根据输入的脉冲信号来控制电机的转动速度。

这种控制方式可以实现精确的速度控制，并且可以改变电机的运动方向。

步进电机的速度控制可以分为定速控制和变速控制。

定速控制是通过固定的脉冲频率来控制电机的速度，而变速控制则是通过改变脉冲频率来实现速度的变化。

三、基于单片机的步进电机速度控制基于单片机的步进电机速度控制是一种常见的控制方式。

它通过单片机的计算和控制来实现对电机的脉冲信号控制，可以更加灵活地实现对电机的控制。

常见的单片机包括STC89C52、STM32F103等。

步进电机的速度控制是通过控制脉冲信号的频率来实现的。

因此，为了实现步进电机的速度控制，需要设置一个计时器来定时产生脉冲信号。

计时器可以通过单片机内部的外设或者扩展外部芯片来实现，常用的计时器包括定时器0、定时器1等。

单片机的速度控制还可以实现反馈控制，常见的反馈控制方式包括编码器反馈和霍尔传感器反馈。

通过反馈控制，可以实现对电机速度的更加精准的控制，并且可以消除误差。

基于单片机步进电机速度控制研究本文对步进机一个全面的介绍，再基于单片机对步进电机的控制。

本文采用硬件控制系统，通过单片机MC9S12XS128与光电编码器对步进电机进行速度的控制。

最后对步进电机的速度曲线进行研究。

步进电机又称为脉冲电动机或者阶跃电动机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动化控制系统之中，比如当今电子钟表、工业机械手、包装机械和汽车制动元件的测试中等。

步进电机在未来应用前景会往更加小型化、从圆形电动机往方形电动机和四相、五相往三相电动机发展。

而这便需要对步进电机的控制提出了更高的要求。

1.步进电机综合介绍1.1.步进电机分类步进电动机的种类很多，从广义上讲，步进电机的类型分为机械式、电磁式和组合式三大类型。

按结构特点电磁式步进电机可分为反应式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大类；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。

目前使用最为广泛的为反应式和混合式步进电机。

1.1.1.反应式步进电机反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。

一般为三相，可实现大扭矩的输出，步进角一般为1.5度。

它的结构简单，成本低，但噪音大。

1.1.2.永磁式步进电机永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成，转子本身就是一个磁源。

转子的极数和定子的极数相同，所以一般步距角比较大，步进角一般为7.5度或15度。

它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小，但启动运行频率较低，还需正负脉冲供电。

1.1.3.混合式步进电机混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。

它分为两相和五相，两相的步进角一般为1.8度，而五相的步进角为0.72度。

混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。

目前使用最为广泛的为反应式和混合式步进电机。

1.2.步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转化为角位移增量，也即是说，当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，便驱动电机按照设定的方向转动一定的角位移量。

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于AT89C51单片机的步进电机控制系统设计学生姓名：学号：专业：自动化班级：自动化06-3班指导教师：基于AT89C51单片机的步进电机控制系统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。

本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使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；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。

硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。

软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。

关键词：步进电机控制系统；调速；单片机Based on AT89C51 Single-chip ComputerStepping Motor Control SystemAbstractStepping 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 AT89C51 as the core of control circuit, mainly including: cycle pulse distributor, keyboard and display circuit, stepping motor driving circuit, etc. Software part adopts the C language programming, mainly including keyboard and display program, stepping motor speed control program, stop judging program, etc.Key words: Stepping motor control system; speed control; Single-chip Computer目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (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 (2)1.3 本章小结 (2)第二章步进电机控制系统设计 (3)2.1 步进电机的原理 (3)2.1.1 三相单三拍通电方式 (3)2.1.2 三相双三拍通电方式 (5)2.1.3 三相六拍通电方式 (6)2.2 环形脉冲分配器 (8)2.3 续流电路 (12)2.3.1 二极管续流 (13)2.3.2 二极管—电阻续流 (14)2.4 步进电机驱动电路 (15)2.5 步进电机的变速控制 (17)2.5.1 变速控制的方法 (19)2.6 步进电机在自动生产线中的应用 (20)2.7 本章小结 (22)第三章控制系统硬件设计 (23)3.1 硬件系统设计原则 (23)3.2 控制系统组成 (23)3.3 主要元件的选择 (24)3.3.1 单片机的选择 (24)3.3.2 EPROM的选择 (25)3.3.3 可逆计数器的选择 (27)3.4 控制系统接口电路的设计 (27)3.4.1 环形脉冲分配器设计 (27)3.4.2 显示电路设计 (29)3.4.3 外部复位电路设计 (30)3.5 控制系统整体电路设计 (31)3.6 本章小结 (31)第四章控制系统软件设计 (32)4.1 软件系统设计原则 (32)4.2 步进电机控制系统功能设计 (32)4.3 主程序设计 (33)4.3.1 主程序工作过程 (33)4.3.2 主程序工作流程图 (34)4.3.3 定时器T0中断程序流程图 (34)4.4 Proteus仿真 (37)4.5 显示程序设计 (39)4.6 键盘程序设计 (39)4.7 调速程序设计 (41)4.7.1 20BY步进电机参数 (41)4.7.2 步进电机转速与频率的关系 (41)4.8 本章小结 (42)第五章结束语 (43)参考文献 (44)附录 (46)附录A 系统程序（C） (46)附录B 20BY步进电机转速与定时器定时常数关系表 (59)附录C 控制系统电路图 (62)致谢 (63)第一章引言1.1 课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。

基于单片机控制的电机摘要:介绍了步进电机和直流电机原理与其驱动程序控制控制模块，通过AT89S52单片机与脉冲分配器(又称逻辑转换器) L298完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。

实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。

整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制，操作方便，节省成本。

关键词：步进电机;单片机控制; AT89S52;1、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、医疗器件以与各种可控机械工具等等。

直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。

在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。

在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。

此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。

直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。

在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。

1.电机的工作原理1.步进电机原理步进电机本质上是一个数字角度转换器。

以三相电机为例, 其结构原理见图1。

基于单片机的步进电机控制探讨在步进电机的运行过程中，来自于单片机的电子脉冲信号可以控制其转动角度，而借助于单片机硬件电路以及软件编程等形式，则可实现步进电机的启动、停止以及正反转等动作，以此来实现对步进电机的有效控制。

基于此，本文分析了基于单片机的步进电机控制方法，以期为步进电机的应用与控制提供相应参考。

标签：单片机;步进电机;控制策略;控制系统0 引言步进电机的系统结构简单，对转动定位控制精准，因此步进电机在仪表控制和过程控制中发挥着至关重要的作用，且在当今的自动化控制、电动阀控制、数控机床以及医疗设施等各领域中得到了广泛应用。

而在步进电机的具体应用过程中，单片机可以对其起到更加精准的控制作用，以此来实现应用效果的显著提升。

因此，在步进电机的应用与研究中，应加大对单片机控制的研究，以此来实现步进电机的良好应用与发展。

1 步进电机工作原理在步进电机的运行过程中，电子脉冲信号数量及其频率对其转动速度以及停止位置起到决定性作用。

在步进电机运行过程中，如果给定一个脉冲信号，其转子便可经过相应角度，我们将该角度叫做步距角。

就目前的步进电机来看，步距角一般按照半步和一步进行划分，具体情况如表1所示。

按照以上划分方式，每给定一个脉冲信号，步进电机就可以转动0.9°，随着脉冲信号书的连续给定，可控制步进电机实现连续运转。

2 基于单片机的步进电机控制2.1控制系统框架分析2.1.1硬件系统设计构架分析在本次所研究的步进电机控制系统中，应用到的单片机为51单片机，主控制器型号为80C51，该控制器属于一种有着高效性的微控制器，通过该控制器的应用，可以为嵌入形式的控制系统提供出价格低廉、灵活度高的方案，其组成部分及其个数如表2所示。

在本次研究中，主要选择的步进电机是四相六线形式的步进电机，其额定电压是12V，这种步进电机可以在单拍模式下工作，也可以在单双拍混合模式下工作。

但是通常情况下，在该步进电机工作在单拍模式下时，其转动相角过度比较少，转动角度比较大，而且转动也并不十分连贯[1]。

第1篇一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理及控制方法。

2. 掌握单片机与步进电机驱动模块的接口连接方法。

3. 学习使用C语言编写程序，实现对步进电机的正反转、转速和定位控制。

4. 通过实验，加深对单片机控制系统的理解。

二、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是控制精度高、响应速度快、定位准确。

步进电机控制实验主要涉及以下几个方面：1. 步进电机驱动模块：常用的驱动模块有ULN2003、A4988等，它们可以将单片机的数字信号转换为步进电机的控制信号。

2. 单片机：单片机是整个控制系统的核心，负责接收按键输入、处理数据、控制步进电机驱动模块等。

3. 步进电机：步进电机分为单相、双相和三相等类型，本实验使用的是双相四线步进电机。

三、实验设备1. 单片机开发板：例如STC89C52、STM32等。

2. 步进电机驱动模块：例如ULN2003、A4988等。

3. 双相四线步进电机。

4. 按键。

5. 数码管。

6. 电阻、电容等元件。

7. 电源。

四、实验步骤1. 硬件连接（1）将步进电机驱动模块的输入端（IN1、IN2、IN3、IN4）分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口。

（2）将按键的输入端连接到单片机的P3.0口。

（3）将数码管的段选端连接到单片机的P2口。

（4）将步进电机驱动模块的电源端连接到电源。

（5）将步进电机连接到驱动模块的输出端。

2. 编写程序（1）初始化单片机I/O端口，设置P1口为输出端口，P3.0口为输入端口，P2口为输出端口。

（2）编写按键扫描函数，用于读取按键状态。

（3）编写步进电机控制函数，实现正反转、转速和定位控制。

（4）编写主函数，实现以下功能：a. 初始化数码管显示；b. 读取按键状态；c. 根据按键状态调用步进电机控制函数；d. 更新数码管显示。

3. 调试程序（1）将程序烧写到单片机中；（2）打开电源，观察数码管显示和步进电机运行状态；（3）根据需要调整程序，实现不同的控制效果。

《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。