基于单片机控制的步进电机控制系统毕业论文

基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现摘要：步进电机是一类广泛应用于工业自动化领域的电动机，其特点是精度高、响应速度快。

本文基于单片机，设计并实现了一种步进电机驱动控制系统。

该系统通过单片机对步进电机进行精确控制，实现了步进电机的定位、速度调节、方向控制等功能。

通过实验验证，该系统能够有效地控制步进电机的运动，具有一定的实用价值。

1. 引言步进电机是一种在工业自动化领域广泛应用的电动机，其由于具有精确控制、自带位置反馈和无需增量编码器等特点，被广泛应用于数控机床、纺织机械、印刷机械等领域。

而基于单片机的步进电机驱动控制系统，能够通过软件控制实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性。

2. 步进电机的原理步进电机是一种能够按照预定的步长进行旋转的电动机。

其根据不同的工作原理可分为磁力转矩型和磁场转动型两种。

在本系统中我们选择了磁场转动型步进电机。

3. 单片机的选择本系统采用了XX型单片机，并结合其特点设计了相应的步进电机驱动控制系统。

4. 步进电机驱动电路设计步进电机驱动电路是实现步进电机精确控制的关键，本系统采用了XX电机驱动芯片，并参照其驱动电路设计了电路。

5. 程序设计通过单片机的软件控制，可以实现对步进电机的各项参数进行调节和控制。

本系统通过编程控制实现了步进电机的定位、速度调节和方向控制等功能。

6. 系统实现与实验结果经过系统的实现和实验验证，本系统能够有效地控制步进电机的运动。

实验结果表明，该系统具有较高的精确度和稳定性。

7. 总结与展望通过本文对基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现，我们得出了以下结论：本系统通过单片机实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性和可行性。

然而，本系统还存在一些问题和不足之处，例如在特定条件下，步进电机可能出现失步现象等。

因此，未来可以进一步完善该系统，并结合实际应用场景进行优化，提高系统的精确度和稳定性。

目录1绪论 (3)2步进电机原理及硬件软件设计 (4)2.1步进电机原理及其控制技术 (4)2.2总体设计方框图 (7)2.3设计原理分析 (7)2.3.1元器件介绍 (7)2.3.2方案论证 (9)2.3.3硬件设计 (9)2.3.4 软件设计 (12)3结论 (15)参考文献 (16)附录1电路原理图 (17)附录2程序清单 (18)致谢 (21)基于步进电机控制系统的设计摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。

控制系统通过单片机存储器、Ｉ/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分配器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。

为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动。

随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来, 步进电机的应用得到大大提高。

人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。

此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被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，它的需要量与日惧增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强、价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。

毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器摘要：本文研究了基于单片机的步进电机控制器的设计与实现。

首先介绍了步进电机的原理和特点，然后详细介绍了单片机的选型和控制原理。

接着，设计了一个简单的步进电机控制器电路，并使用C语言编写了相应的控制程序。

最后，通过实际性能测试验证了该步进电机控制器的正常工作。

关键词：单片机、步进电机、控制器、C语言1.引言步进电机是一种适用于许多自动化系统的重要组件，广泛应用于打印机、机床、机器人等设备。

然而，传统的步进电机控制方式往往需要复杂的电路和控制器，使得系统设计和维护困难。

基于单片机的步进电机控制器具有结构简单、易于控制和成本低廉的优点，因此受到了广泛的关注。

2.步进电机控制原理步进电机是一种通过控制电流大小和方向来控制转动角度的电机。

它的转动角度是离散的，可以精确控制。

常见的步进电机包括两相、三相和四相步进电机。

在本设计中，选用了四相步进电机。

3.单片机选型与控制原理为了实现步进电机的控制，需要选取适合的单片机作为控制核心。

在本设计中，选择了XXXX单片机。

该单片机具有高性能、低功耗和丰富的外设接口，非常适合步进电机控制的需求。

单片机的控制原理主要分为两步：生成控制信号和输出电流。

控制信号通过单片机的GPIO口产生，用于控制步进电机的旋转方向和步进距离。

电流的输出通过单片机的PWM输出口产生，用于控制步进电机的转速。

4.步进电机控制器电路设计根据以上原理，本设计设计了一个简单的步进电机控制器电路。

电路主要包括单片机、电源模块、步进电机和相关驱动电路。

其中，单片机和电源模块的连接相对简单，主要是通过电源线和数据线进行连接。

步进电机和驱动电路的连接相对复杂，需要根据步进电机和驱动电路的规格参数进行正确的接线和设置。

5.步进电机控制程序设计本设计使用C语言编写了步进电机控制程序。

程序主要包括初始化配置和控制函数两个部分。

初始化配置部分用于设置单片机的工作模式、GPIO口的方向和电流输出配置等。

基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文目录第1章绪论 (3)1.1引言 (3)1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5)1.2.1常见的步进电机控制方案 (5)1.2.2步进电机驱动技术 (7)1.3本文研究的内容 (9)第2章步进电机概述 (10)2.1步进电机的分类 (10)2.2步进电机的工作原理 (11)2.2.1结构及基本原理 (11)2.2.2两相电机的步进顺序 (11)2.3 步进电机的工作特点 (14)2.4本章小结 (16)第3章系统的硬件设计 (17)3.1系统设计方案 (17)3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17)3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17)3.2单片机最小系统 (19)13.2.1AT89S51简介 (19)3.2.2单片机最小系统设计 (24)3.2.3单片机端口分配及功能 (25)3.3串口通信模块 (25)3.4数码管显示电路设计 (26)3.4.1共阳数码管简介 (26)3.4.2共阳数码管电路图 (27)3.5电机驱动模块设计 (28)3.5.1L298简介 (28)3.5.2电机驱动电路设计 (29)3.6驱动电流检测模块设计 (31)3.6.1OP07芯片简介 (31)3.6.2ADC0804芯片简介 (33)3.6.3电流检测模块电路图 (36)3.7独立按键电路设计 (37)3.8本章小结 (37)第4章系统的软件实现 (38)4.1系统软件主流程图 (38)4.2系统初始化流程图 (39)4.3按键子程序 (40)结论 (44)2第1章绪论1.1引言步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。

步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。

步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。

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系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各种自动化设备中得到了广泛的应用。

步进电机控制系统作为其核心部分，其性能的优劣直接影响到设备的运行效率和稳定性。

本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统，通过分析其工作原理、设计方法及控制策略，以提高步进电机控制系统的性能。

二、步进电机及其工作原理步进电机是一种将电机的旋转运动转换为直线运动的装置，具有定位精度高、控制方便等优点。

其工作原理主要是通过改变电机的电流方向，使电机按照设定的方向进行旋转。

步进电机的运动是离散的，每一步的转动角度是固定的，因此可以通过控制电机的步数来精确控制电机的位置。

三、单片机在步进电机控制系统中的应用单片机作为一种微型计算机，具有体积小、功耗低、控制能力强等优点，被广泛应用于各种控制系统中。

在步进电机控制系统中，单片机作为核心控制器，负责接收上位机的指令，对步进电机进行精确的控制。

通过编程，可以实现步进电机的正反转、启动、停止、加速、减速等操作，从而实现对设备的精确控制。

四、基于单片机的步进电机控制系统设计（一）硬件设计基于单片机的步进电机控制系统硬件主要包括单片机、步进电机、驱动器、电源等部分。

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控制信号；步进电机是实现设备运动的关键部分；驱动器负责将单片机的控制信号转换为步进电机能够识别的驱动信号；电源为整个系统提供稳定的供电。

（二）软件设计软件设计是步进电机控制系统的关键部分，主要包括单片机的编程和控制策略的设计。

通过编程，实现单片机的初始化、与上位机的通信、步进电机的控制等功能。

同时，根据设备的实际需求，设计合适的控制策略，如PID控制、开环控制、闭环控制等，以提高设备的控制精度和稳定性。

五、控制策略及优化方法（一）开环控制策略开环控制策略是一种简单的控制方法，它不依赖于反馈信息来调整输出。

在步进电机控制系统中，开环控制策略主要用于粗略的位置控制或速度控制。

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。

《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各个领域的应用越来越广泛，如数控机床、自动化设备、机器人等。

为了实现对步进电机的精确控制，本文提出了一种基于单片机的步进电机控制系统。

该系统通过单片机进行控制，具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。

本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法及实验结果。

二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。

其中，单片机作为控制核心，负责接收上位机指令，并输出控制信号给步进电机驱动器。

步进电机驱动器将电信号转换为步进电机能够识别的脉冲信号，从而实现电机的运动控制。

2. 软件设计本系统的软件设计主要包括单片机程序的编写及上位机界面的开发。

单片机程序负责接收上位机指令，解析指令并生成控制脉冲信号，实现对步进电机的控制。

上位机界面则用于实现人机交互，方便用户设置步进电机的运动参数。

三、实现方法1. 单片机选型及电路设计本系统选用一款性能稳定、价格适中的单片机作为控制核心。

根据单片机的引脚分布及功能需求，设计合理的电路布局，确保单片机能够正常工作。

2. 步进电机驱动器设计步进电机驱动器是连接单片机与步进电机的重要部件，其性能直接影响到步进电机的运动精度和稳定性。

本系统采用一款高性能的步进电机驱动器，通过脉冲信号控制电机的运动。

3. 软件编程及调试单片机程序的编写采用C语言，通过编写相应的函数和算法，实现对步进电机的精确控制。

在程序编写完成后，进行调试和优化，确保系统能够稳定、可靠地运行。

四、实验结果与分析1. 实验结果本系统经过多次实验验证，结果表明：基于单片机的步进电机控制系统具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。

在各种工况下，系统均能实现步进电机的精确控制，满足实际需求。

2. 数据分析与处理通过对实验数据的收集与处理，我们可以得出以下结论：本系统的控制精度高，能够满足高精度运动控制的需求；操作简便，用户只需通过上位机界面设置运动参数即可；可靠性高，系统能够在各种工况下稳定、可靠地运行。

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。

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。

武汉大学本科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机是一种通过电脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，与其他类型电机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点，在众多领域中获得了广泛的应用。

为了得到性能优良的控制结果，出现了很多步进电机控制系统，其中采用单片机作为控制核心的控制系统得到了广泛的应用。

很多这种控制系统在步进电机的驱动上已经做的非常好，比如恒流斩波驱动技术，但是有的系统比较复杂，和一些相对比较简单的控制过程不相吻合，投入上也不经济;有的系统在操作上不是很方便，交互性不强。

而且，有感于目前的职业教育的专业教材各种技术太过经渭分明，由此带来的实习也是比较零散，没有把一些在工程实践中应该结合在一起的技术有机结合起来，因此本文的研究内容就是设计一套硬件系统较简单、经济，但适应性强，操作方便，可靠性高的，能够有机地把电子技术、单片机技术、电机的控制技术结合起来步进电机控制系统。

本文首先简要描述了步进电机的发展、应用情况，而且还分析了步进电机的工作原理，然后以单片机为主控制器提出了整个系统的硬件设计方案，在此基础上对各个模块的电路进行详细的设计，接着阐述了步进电机软件控制开发的流程和程序设计。

关键词:步进电机 AT89C51单片机恒流斩波AbstractSteeping motor is a kind of component using electric pulse signal to control winding elements to realize angular displacement. Comparing with other electric motor, it is easier to realize accurate control, no accumulated error and so on so forth. Thus, it is got extensive application. In order to gain excellent manipulative result, there appears a lot of stepping motor control system. Among them, the system using MUC as the core part of the control system is used widely. Many this kind of control systems have done absolutely good at the step motor drive, such as the technique of constant current chopper. But some systems are a little bit complicated, which does not match with some comparatively simple control, causing some waste on investment. Some system is not easy to operate, weak in alternation. Furthermore, techniques in today’s vocational teaching materials are entirely different, leading to some kinds of chaos in the exercitation, not combining some techniques which should be. Consequently, this focuses on how to design a simple step motor control system, which has strong adaptability, easy to operate, high dependability, mixing electronic technique, MUC technique and motor control technique. This thesis will firstly introduce the development and application situation of stepping motor and some common control systems and drive techniques. What’s more, it will illustrate the working principle of step motor, then, using MUC as a main controller to put forward the whole system blue print of the hardware design. Based on this, all specific designs on electrical circuits in every module will be followed. Finally, illustrate the steps of how to develop the software of control system and programmed design.Key words: Stepping Motor, MUC, Constant Current Chopper目录1.绪论 (1)1.1引言 (1)1.2步进电机的应用 (3)1.3步进电机的发展现状 (3)1.3.1国内外常见步进电机控制系统 (3)1.3.2步进电机驱动技术基本类型 (5)2.基于单片机的步进电机控制系统的硬件设计 (7)2.1步进电机控制原理 (7)2.1.1 步进电机的特点 (7)2.1.2 步进电机的分类 (7)2.1.3 反应式步进电机的工作原理 (8)2.1.4 步进电机的主要特性 (10)2.2基于单片机的步进电机控制系统总体设计 (11)2.2.1 步进电机控制系统简介 (11)2.2.2 系统组成 (13)2.3步进电机驱动电路设计 (14)2.4步进电机控制系统设计 (15)2.5键盘电路设计 (15)2.6硬件总体实现 (16)3.基于单片机的步进电机控制系统的软件设计 (17)3.1总体设计 (17)3.1.1 系统软件主流程 (17)3.1.2 系统总体程序 (18)3.2关键模块设计 (19)3.2.1 脉冲发生器设计 (19)3.2.1.1 定时器T0中断（步进脉冲输出）模块流程 (19)3.2.1.2 定时器T0中断（步进脉冲输出）模块子程序 (20)3.2.2 正反转控制程序 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第一章绪论1.1引言步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Stepping motor、Pu1se motor或Stepper Servo，其应用发展己有约80年的历史。

《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，步进电机因其精准、可靠的运动控制能力，在许多领域中得到了广泛的应用。

特别是在精密机械设备、数控机床、机器人等需要精确位置控制与高稳定性运行的场景中，步进电机的重要性尤为突出。

因此，开发一个基于单片机的步进电机控制系统具有重要的实际意义。

本文旨在研究并实现一种基于单片机的步进电机控制系统，提高步进电机的运行效率和精确度。

二、步进电机控制系统的原理及构成步进电机控制系统主要包括硬件和软件两个部分。

硬件部分包括步进电机、单片机以及与之相连的电源电路、控制电路等；软件部分则是基于单片机的程序代码，实现步进电机的精确控制。

步进电机的工作原理是：通过改变电机的电流方向和大小，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。

单片机作为控制核心，通过控制电路对步进电机的电流进行精确控制，从而实现步进电机的精确运动。

三、基于单片机的步进电机控制系统设计1. 硬件设计硬件设计主要包括单片机选择、电源电路设计、控制电路设计等。

单片机选择要考虑其性能、功耗、价格等因素，一般选择具有高集成度、低功耗、高可靠性的单片机。

电源电路要保证稳定的供电电压，以满足步进电机的工作需求。

控制电路要实现单片机与步进电机的连接，将单片机的控制信号传递给步进电机。

2. 软件设计软件设计主要是基于单片机的编程。

编程语言一般选用C语言或汇编语言，实现步进电机的启动、停止、加速、减速等功能的精确控制。

同时，还要考虑程序的抗干扰性和稳定性，保证步进电机在各种环境下的正常运行。

四、控制系统实现及性能分析在完成硬件和软件设计后，我们就可以进行步进电机控制系统的实现。

通过编写程序，实现步进电机的各种运动功能。

同时，我们还需要对系统的性能进行分析，包括运动精度、运行速度、稳定性等方面。

通过实验测试，我们发现该系统具有较高的运动精度和稳定性，能够满足各种场景下的应用需求。

五、结论及展望本文研究了基于单片机的步进电机控制系统，实现了步进电机的精确控制。

《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。

目录前言 (1)1、选题背景 (2)、课题背景 (2)、研究的目的和意义 (3)1.2.1、研究的目的 (3)1.2.2、研究的意义 (3)、课题研究的内容 (4)2、方案论证 (4)、单片机的介绍 (4)2.1.1、单片机的概述 (4)2.1.2、单片机的特点 (5)2.1.3、单片机的应用领域 (5)2.1.4、单片机的选择 (6)2.1.5、AT89C51简介 (7)、步进电机的介绍 (10)2.2.1、步进电机的概述 (10)2.2.2、步进电机的工作原理 (10)2.2.3、步进电机的结构及分类 (11)2.2.4、步进电机的特点： (12)2.2.5、步进电机的选择 (12)2.2.6、步进电机的指标术语 (13)、仿真软件的介绍 (14)2.3.1、keil软件 (14)2.3.2、proteus软件 (15)、驱动电路的选择 (16)、显示电路的选择 (16)3、设计或实验过程论述 (16)、硬件电路的设计 (16)3.1.1、硬件设计的总体方案 (17)3.1.2、单片机最小系统 (17)3.1.3、按键部分 (18)3.1.4、电机驱动芯片 (19)3.1.5、电机驱动芯片 (20)3.1.6、步进电机 (21)3.1.7、显示部分 (22)3.1.8、硬件的焊接 (22)、软件部分 (23)3.2.1、主程序 (23)、显示子程序 (24)3.2.3、键盘扫描子程序 (25)4、基于AT89C51的步进电机控制系统的实现 (25)、系统的故障及调试 (25)4.1.1、软件部分 (25)4.1.2、硬件部分 (26)、设计结果 (26)5、总结与展望 (27)、总结 (27)、展望 (28)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：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。

1 引言步进电动机简称步进电机，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）。

可在开环条件下十分方便地将数字系统的脉冲数转变成与其相对应的角位移或线位移，因而是控制系统中常用的自动化执行元件。

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。

步进电机的单片机控制可以直接接收单片机送来的数字信号，不需要进行A/D转换。

可实现对位移、位置、体积、流量等物理量的控制。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由控制模块电路系统产生。

传统步进控制器由缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑、正反控制门等组成,步进控制器线路复杂、成本高。

步进电机的单片机控制系统用软件编程代替了步进控制器，可靠、成本低、控制方便，应用广泛。

步进电机具有步距值不受各种干扰因素的影响，如电压的大小，电流的数值，波形温度的变化等等，相对来说，都不影响步距值，也就是说，转子运动的速度主要取决于脉冲信号的频率，而转子运动的总位移取决于总的脉冲信号数。

误差不长期积累。

步进电机每走一步所转过的角度（实际步距值）与理论步距值之间总有一定的误差，从某一步到任何一步，也就是走任意一定的步数以后也总有一定的积累误差。

但是每转一圈的误差为零，所以步距的误差不是长期地积累下去的，控制性能好：启动，停机。

反转及其他任何运行方式的改变，都在少数脉冲内完成，在一定的频率范围内运行时，任何运行方式都不会丢失一步；还具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在当今工业上得到广泛的应用；步进电机在定位场所也得到了广泛的应用如：在绘图仪、打印机、扫描仪、复印机磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人机械装置等设备及光学仪器中应用，其定位不需要位移传感器测定位装置。