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基于红外遥控的电机控制系统设计与实现摘要摘要：本文介绍了基于红外遥控电机控制系统的设计，讲述了直流电机调速的相关知识以及PWM调速的基本原理和实现方法。
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的快速启动、制动和反转；能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。
电机控制系统采用红外遥控控制是电气传动的发展方向之一。
采用红外遥控控制后，整个电机系统体积小、结构简单、可靠性高、操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平。
本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单，操作方便，成本低廉等特点，采用了51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简单的红外遥控直流电机系统。
本设计实现了直流电机的几项基本功能：启动、停止、加速、减速、正转、反转。
关键词：PWM;直流电机调速；红外遥控AbstractAbstract: this paper introduced based on infrared remote control motor control system design, tells the dc motor speed and related knowledge of PWM speed with the basic principle and method. Dc motor with excellent speed characteristics, speed smooth, convenient, speed range, overload ability, can withstand the impact of frequent, which can realize frequent load fast start, braking and reverse; Can satisfy the production process automation system of various special operation requirements. Motor control system based on infrared remote control is the development direction of electric drive one. Using infrared remote control, the motor system volume small, simple structure, high reliability, operation and maintenance convenience, motor when the steady-state operation speed precision reaches a higher level.This design scheme based on the demand of the market, combined with infrared remote control design simple, convenient operation, low cost etc, using a 51 SCM as remote launch receiver chips, HS0038 as infrared integration receiving tubes, based on this design a simple infrared remote control dc motor system. This design is realized the dc motor of the several basic functions: start and stop, acceleration and deceleration, are turning, inversion.Keywords:PWM; Dc motor speed; Infrared remote control目录第一章直流电机的调速分析及研究意义 (1)1.1 直流电机调速原理 (1)1.2 PWM基本原理及实现方法 (2)1.3控制程序设计 (3)1.4 研究背景.....................................................1.5 论文研究的目的与意义.........................................1.5.1 目的...................................................1.5.2 意义...................................................第二章系统硬件设计...............................................2.1 系统方案.....................................................2.2 设计要求.....................................................2.3 功能简介.....................................................2.4 主要内容.....................................................2.5 电机调速控制模块.............................................2.5.1 方案选择...............................................2.5.2 PWM调速工作方式........................................2.5.3 PWM调脉宽方式...........................................2.5.4 PWM 软件实现方式........................................2.6 系统分析与硬件设计...........................................2.6.1 单片机最小系统的设计...................................2.6.2 电源电路的设计..........................................2.6.3 直流电机驱动电路的设计.................................2.7 红外遥控电路的设计............................................2.7.1 红外系统方框图..........................................2.7.2 系统功能需求...........................................2.7.3 红外发射电路..........................................2.7.4 红外检测接收电路.......................................2.7.5 键盘设计................................................2.8 设计所需部分器件.............................................2.9 技术路线...................................................2.10 应用软件的编制、调试.......................................第三章系统软件设计............................................3.1 电机控制系统程序的总体设计..................................3.2 红外遥控器的程序设计.......................................3.2.1 遥控码的发射.........................................3.2.2 红外接收............................................3.2.3 调速单元.............................................第四章系统的功能调试...........................................4.1 直流电机的调速功能仿真图形.................................4.2 系统的电路原理图...........................................结论和总结.................................................参考文献........................................................致谢......................................................附程序清单................................................第一章 直流电机的调速分析及研究意义1.1 直流电机调速原理根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。
基于红外遥控步进电机的设计红外遥控步进电机是一种使用红外遥控技术控制的步进电机。
步进电机是一种具有精确步进角度和良好定位特性的电机，它被广泛应用于机械、电子和自动化系统中。
红外遥控步进电机的设计主要包括以下几个方面：1.红外解码模块设计：红外解码模块用于接收红外遥控信号并解码得到相应的命令。
设计中需要考虑红外传感器的灵敏度和接收频率范围，以确保能够正确地接收和解码红外信号。
2.电机驱动电路设计：电机驱动电路用于控制步进电机的运动。
设计中应考虑步进电机的相序控制和驱动电流控制，以确保能够精确地控制步进电机的步进角度和运动速度。
3.控制电路设计：控制电路用于接收解码后的红外信号，并将其与电机驱动电路连接起来。
设计中需要考虑控制电路与红外解码模块和电机驱动电路的接口和通信协议，以确保能够准确地控制电机的运动。
4.电源电路设计：电源电路用于为红外解码模块、电机驱动电路和控制电路提供稳定的电源供应。
设计中需要考虑电源电路的稳定性和输出电流和电压的需求，以确保能够正常地供电给整个系统。
5.外壳和机械结构设计：外壳和机械结构设计主要考虑电机的安装和固定。
设计中需要考虑电机的尺寸、重量和固定方式，以确保能够有效地安装和固定电机。
在实际应用中，红外遥控步进电机可以应用于各种场景，如智能家居中的电动窗帘、电动门禁等。
通过红外遥控技术，用户可以远程控制电动装置的运动，实现自动化操作。
总结起来，基于红外遥控的步进电机设计主要包括红外解码模块设计、电机驱动电路设计、控制电路设计、电源电路设计和外壳和机械结构设计等方面。
通过这些设计，可以实现对电机的远程控制，为各种应用场景提供自动化控制的解决方案。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 设计并实现红外遥控步进电机初始条件：（1）Proteus仿真软件或XL1000综合仿真实验仪一台；（2）课程设计辅导书：1. 李群芳、张士军，单片微型计算机与接口技术, 电子工业出版社，20082.张毅刚、彭喜元、董继成，单片机原理及应用，高等教育出版社，20043. 赵晓安.，MCS-51单片机原理及应用，天津大学出版社，2001（3）先修课程：微机原理与接口技术、单片机原理。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）课程设计时间：1周；（2）本课程设计统一技术要求：按照要求对选定的设计题目进行分析，画出实现电路原理图，设计出各模块电路的功能，编写C51或汇编程序，上机调试、仿真，记录实验结果，对实验结果进行分析； (除了代码，运行结果可以打印，其他手写) （3）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，并标明参考文献至少5篇；（4）写出本次课程设计的心得体会（至少500字）。
时间安排：课程设计时间为：6月26日至7月1日，7月2日上午答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.设计原理及方法11.1步进电机的工作原理11.2红外遥控器的原理11.3红外遥控步进电机的设计方法22.系统硬件线路设计22.1红外遥控及LED模块22.2步进脉冲产生模块：52.3硬件线路设计图73.程序框图84.资源分配表:95.源程序：107.心得及体会：218.参考文献:219．本科生课程设计成绩评定表221.设计原理及方法1.1步进电机的工作原理步进电机是数字控制电机，它将电脉冲信号转化为角位移，实质上是一种数字/角度转换器。
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。
目录一、红外遥控步进电机系统设计 (1)1.1系统设计原理 (1)1.2总体设计 (1)二、系统硬件模块设计 (2)2.1 红外遥控工作模块 (2)2.2 步进电机工作模块 (3)2.2.1步进电机工作原理 (3)2.2.2步进电机的动作实现原理 (3)2.3 LED数码管模块 (5)2.4 硬件设计 (5)2.4.1 步进电机驱动电路 (5)2.4.2 红外遥控驱动电路 (6)2.4.3 系统硬件电路设计图 (6)2.4.4 在XL1000上的连线图 (7)2.4.5 系统资源分配表 (7)三、系统软件设计 (8)3.1 主程序设计 (8)3.2 中断子程序设计 (9)3.3 按键控制步进电机程序 (10)3.4 红外遥控步进电机程序 (14)四、系统调试和制作 (24)五、性能分析 (25)六、心得及体会 (26)七、参考文献 (27)一、红外遥控步进电机系统设计1.1系统设计原理利用红外遥控器控制步进电机其实和用键盘控制步进电机原理类似，只不过按键是用导线传递键是否按下的信号，而红外则是利用LED发射红外线传递按键信息。
由于红外采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”，在解码时通过判断高低电平持续时间的长短来识别发送的键值。
控制步进电机正、反方向转动、单步、连续、快慢等动作，原理其实并不困难。
步进电机将电脉冲信号转换成角位移，即给一个脉冲，步进电机就转动一个角度，转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，因此，单步和连续的动作区别只是单片机给步进电机脉冲个数不同而已。
每按一次单步键就是给电机一个脉冲，而连续则是不断的给电机脉冲，达到连续运转的目的。
1.2总体方案设计根据该系统设计要求,需要通过红外遥控器按下按键和显示器来改变步进电机的运动状态以及显示,只需要红外遥控器中6个按键就可满足需求，外加8位LED数码显示管即可。
基于单片机的红外遥控步进电机的设计与实现刘飞【摘要】文章介绍了红外遥控器的编码格式及解码方式,详细讲解了运用AT89C51单片机从硬件和软件方面如何实现红外遥控解码和步进电机的控制.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2010(025)003【总页数】2页(P180-181)【关键词】红外遥控;AT89C51单片机;步进电机【作者】刘飞【作者单位】太原中北新缘科技中心,山西太原,030051【正文语种】中文【中图分类】TP368.2;O434.30 引言红外线遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。
由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，在诸多电子设备中均采用红外线遥控。
采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
本文介绍了红外遥控如何在视标投影仪中控制步进电机的角位移，从而投射出正确的视标。
1 红外遥控器工作原理[1]红外遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以士兰微电子股份有限公司的SC50462组成发射电路为例说明编码原理,它可以与日本三菱公司的M50462完全兼容。
SC50462包含键盘扫描、合法性检查、指令译码电路、用户编码电路脉冲调制电路以及输出缓冲电路，它最多支持8×8的按键矩阵产生16位的指令76条（单键指令64条和双键指令12条），有2个用户编码端以脉码调制的方式输出。
振荡电路通过外接1只陶瓷谐振器和2只电容即构成振荡器。
使用455 kHz陶瓷谐振器，内部分频电路将振荡频率fosc进行12分频后，变成频率fc=37.9 kHz，占空比为1/3的脉冲载波信号。
SC50462所发射的码由8位用户码（C0～C7）和8位功能码（D0～D7）组成。
16位二进制码组发射顺序是低位在前，高位在后，其中前8位是用户码，能区分不同的电器设备，防止不同的机种遥控码互相干扰，后八位是功能码。
唐山学院毕业设计设计题目：基于单片机的步进电机控制系统设计与实现系别：信息工程系班级：姓名：指导教师：2013年6月10 日基于单片机的步进电机控制系统设计与实现摘要步进电机是一种纯粹的数字控制电动机，是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，是现代定位驱动装置的核心，广泛应用在机械、电力、纺织、电子、仪表、印刷以及航空航天、船舶、兵器等国防工业等领域。
基于单片机的步进电机控制系统具有稳定度高、成本低、控制方便、应用范围广等特点。
本系统是由STC89C52单片机核心处理模块，遥控器命令输入模块，ULN2003及28BYJ-48步进电机组成的电机模块，12864液晶输出模块共同组成的基于单片机的步进电机控制系统。
本设计以载波为38KHZ的红外遥控器作为用户的控制端，它的功能是把用户的命令转换为红外信号。
红外信号由TL1838接收，它可以将光信号转换为电信号，并将其发送给微控制器STC89C52。
STC89C52对电信号进行相应处理即可获得用户所发出的指令，并依此来控制28BYJ48型四相八拍电机并以12864液晶作为当前状态的显示器。
用户可以对步进电机进行加速、减速、正转、反转的控制。
本步进电机控制系统具有精度高、运行稳定、控制方便、维护简单、应用范围广等特点。
关键词：STC89C52 12864液晶步进电机红外遥控Design and Implementation of Stepper Motor Control System Based on MCUAbstractStepper motor is a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defense industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microcomputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc.The stepper motor control system consists of core processor using the single chip processor, command input control module using IR remote control , display module using 12864 LCD and 28BYJ48 stepping motor module which using ULN2003 as driver.The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users’ commands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to tSTC89C52.The MCU can obtain instructions of users by processing the incoming signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by 12864 LCD. Users could control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc.Key word:MCU; 12864 LCD; Stepper Motor; Infrared remote control目录1 引言 (1)2 总体设计方案 (2)2.1系统设计原理 (2)2.2总体设计框图 (2)3系统硬件模块的组成 (3)3.1单片机控制模块 (3)3.1.1 STC89C52主要结构 (3)3.1.2 STC89C52功能特性描述 (3)3.1.3 时钟电路 (6)3.1.4复位电路 (6)3.2步进电机模块 (7)3.2.1 步进电机简介 (7)3.2.2步进电机的结构 (8)3.2.3 28BYJ-48步进电机工作原理 (8)3.3ULN2003芯片概述与特点 (9)3.4红外线发射接收模块 (10)3.4.1 红外线遥控的介绍 (10)3.4.2红外通信基本原理 (10)3.4.3 红外遥控发射系统 (12)3.4.4 红外遥控接收系统 (12)3.4.5 TL1838与单片机的接口 (14)3.512864显示模块 (14)3.5.1 12864液晶的特点 (14)3.5.2 12864液晶的引脚说明 (15)3.5.3 12864液晶的读写操作 (17)3.5.4 12864液晶的控制指令 (17)3.5.5 12864液晶接口电路 (20)3.6蜂鸣器模块 (20)3.6.1 蜂鸣器介绍 (20)3.6.2 蜂鸣器的接口电路 (21)4 软件设计与调试 (22)4.1主程序流程图 (22)4.2程序设计思路 (23)4.2.1 遥控器的解码 (23)4.2.2 步进电机的控制 (23)4.2.3 显示屏的控制 (24)4.2.4 蜂鸣器的控制 (24)4.2.5 模块中的通信 (24)5 编程与下载软件 (25)5.1 Keil软件 (25)5.2STC-ISP下载软件 (26)6 硬件电路制作 (27)6.1原理图的绘制 (27)6.2电路实现的基本步骤 (27)7 结论 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)1 引言步进电机是一种纯粹的数字控制电动机，又称为阶跃电机或脉冲电机[1]。
基于单片机的无线表决器设计作者：王青来源：《硅谷》2014年第14期摘要当今社会，我们经常要对某些议案进行表决以及对集体或者个人进行不记名民主测评，在机关、学校和企事业单位会议中，表决器的作用尤为突出。
本设计研制了一种基于NRF24L01的无线会议表决系统，该系统具有功耗低、功能强、可靠性高和使用方便等优点。
该表决系统以MCS-51系列单片机中的STC89C52单片机为微控制器，采用挪威Nordic公司的NRF24L01芯片组成的无线收发模块，给出了一种简单便捷的无线通信设计系统。
该系统中的表决器通过无线模块传递表决信息（支持人数、反对人数、弃权人数），主控器接收到表决信息后通过液晶显示屏直观地显示最终的表决结果。
关键词无线表决系统；单片机；无线收发模块；液晶显示屏中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0027-011 系统方案的设计1.1 主控部分设计方案微控制器的选择方面，主要考虑：处理器的速度、要实现的功能、I/O端口类型和数量、内存容量以及功耗等。
STC89C52具有低功耗特性，它是一款高性能CMOS8位的微控制器。
同时，价格低廉，简单易用。
因此，本系统采用STC89C52单片机作为核心控制器。
1.2 无线射频收发器件的选择在选择无线射频收发器件的时候，主要考虑：无线芯片的功耗，器件的收发距离，收发的灵敏度，信号的衰减和电磁干扰等。
NRF24L01是一个新型单片射频收发器件，能够在2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段工作。
它内置了频率合成器、功率放大器和晶体振荡器以及调制器等多个功能模块，同时融合增强型ShockBurst特有技术，它的输出功率与通信频道能通过程序来配置。
所以，这个系统适用NRF24L01无线收发器件。
2 硬件系统设计2.1 系统总体框图本系统是由一台主控制器和一台表决器组成。
系统组成框图如图1所示。
主控器通过无线发射模块发出表决指令，表决器接收指令后开始进行表决，再将表决的结果通过无线数据传输电路发送给主控器，然后再由主控制器将接收到的表决信息在液晶显示屏上直观快速的显示出来。
利用红外技术和单片机对步进电机的无线控制随着无线技术的发展，越来越多的设备开始采用无线控制，而在机械设备中，步进电机的无线控制更是常见，而且成本相对较低，可靠性较高。
本文将介绍如何利用红外技术和单片机对步进电机进行无线控制。
一、步进电机简介步进电机是一种带有指向性的电动机，可以控制其旋转的方向和步数，非常适合用于一些需要精准控制的场合，例如机器人控制、CNC数控机床、3D打印机等。
它的转子是通过不断改变磁场来实现旋转，适用于低速高扭矩的控制。
二、红外技术的优势红外技术是一种无线通信技术，优点是无需物理连接，使用方便，隔墙透视效果极佳，广泛应用于智能家居、电子产品等领域。
由于控制步进电机需要对其进行精准的定位和调节，红外技术可以实现精度控制。
三、单片机的作用单片机是一种集成电路，可以通过编程控制其输出和输入，是控制步进电机的重要组成部分。
单片机可以接收来自红外遥控器的信号，控制步进电机的速度和方向，帮助用户实现相应的操作。
四、无线控制步进电机的实现1、红外遥控器为了实现无线控制步进电机，用户需要首先找到一款可靠的红外遥控器。
如果自己编写红外遥控器，需要确保其稳定性和精度。
2、红外接收器在接收控制信号之前，需要选择一款品质优良的红外接收器，可以支持多个控制通道，并具有较高的解码效率，避免信号误差和延迟。
3、单片机单片机可以作为控制系统的核心，可以接收红外信号并将信号解码成二进制，然后通过控制电路生成相应的步进电机驱动信号，实现无线控制步进电机的功能。
4、电机驱动电路电机驱动电路是连接单片机和步进电机的桥梁，需要根据步进电机的规格和工作参数来设计和调节。
常见的电机驱动电路有L293D、ULN2003和A4988等，可以选择合适的电路来驱动步进电机。
5、步进电机最后，需要选择合适的步进电机，确保其匹配上述电路和电路参数，同时具有高精度、低噪音、高效率等特点。
常见的步进电机有42步、57步、86步等，可以根据实际需求进行选择。
基于红外遥控的步进电机智能控制电路设计方案第一章概述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。
根据步进电机驱动方式，我们想到了用单片机输出频率，但是单片机输出电压不够，需要升压，于是在单片机的外围电路上加上高速光耦电路在去驱动步进电机，本设计最大的优点在于可以远程遥控，步进电机的转动的频率。
本课题最大的意义，是突出机电一体化（电子技术）专业的精华，弱电控制强电，强弱相结合，智能控制。
在确定设计方向后，我们这个设计小组就讨论在分步分模块设计电路，然后整体结合。
还是一步就把整个电路做出来。
在解教授的指导下，我们明白设计需要严谨，电路不能一步成功，而是一步一个脚印，步进式的设计电路，分模块做电路和写程序。
于是我们设计和调试都是分部进行的，每个成员做一个擅长的模块，然后再整体结合，虽然在结合过程中，有许多困难，但是在解教授的指导下，一一攻破。
最后设计完成液晶时间显示，红外线发射，红外线接收，输出频率。
使步进电机智能控制正常运行。
第二章系统硬件设计2.1红外线发射部分总电路红外线发射部分总电路如图2.1所示。
图2.1电路采用了AT89S52低功耗单片机，红外线发射二极管，DS1302时钟芯片，LCD1602液晶显示屏，矩阵按键。
2.2微机系统电路：AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
基于单片机的红外遥控步进电机的设计与实现
刘飞
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2010(025)003
【摘要】文章介绍了红外遥控器的编码格式及解码方式,详细讲解了运用
AT89C51单片机从硬件和软件方面如何实现红外遥控解码和步进电机的控制.【总页数】2页(P180-181)
【作者】刘飞
【作者单位】太原中北新缘科技中心,山西太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.2;O434.3
【相关文献】
1.基于单片机的红外遥控密码锁的设计与实现 [J], 曹开田
2.基于AT89S52单片机的红外遥控温度报警器的设计与实现 [J], 聂茹
3.一个基于MSP430F413单片机的红外遥控器设计与实现 [J], 何晓东
4.基于单片机的红外遥控步进电机的设计 [J], 狄卫国;路国庆;杨明
5.基于单片机红外遥控密码锁的设计与实现 [J], 马俊杰;邢瑞芳
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![一种步进电机控制系统[实用新型专利]](https://uimg.taocdn.com/2dd78edf67ec102de3bd8973.webp)
专利名称：一种步进电机控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：刘瑞盖
申请号：CN201820102295.7
申请日：20180122
公开号：CN207801794U
公开日：
20180831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种步进电机控制系统，涉及汽车技术领域。
该步进电机控制系统包括：步进电机，与所述步进电机连接的驱动电路，与所述驱动电路连接的光电隔离电路，以及与所述光电隔离电路连接的步进电机控制器；其中，所述步进电机控制器包括：单片机；以及分别与所述单片机连接的速度设定电路、工作方式设定电路、节拍初始化电路、运行开关、运行指示电路、至少一触发器芯片以及至少一数据选择器芯片。
本实用新型的方案，解决了现有的步进电机试验中因构建复杂电路而降低试验实用性的问题。
申请人：北京新能源汽车股份有限公司
地址：102606 北京市大兴区采育经济开发区采和路1号
国籍：CN
代理机构：北京银龙知识产权代理有限公司
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基于单片机的遥控步进电机控制的设计令朝霞【期刊名称】《自动化技术与应用》【年(卷),期】2012(031)004【摘要】采用STC89C52设计的步进电机单片机最小系统,在手动和自动控制模式的基础上,兼顾了遥控操作模式.系统主要由手动输入电路、单片机控制器、电机驱动电路、显示电路、红外接收与发送电路、时钟电路、A/D转换电路以及步进电机等部分组成.不仅实现了步进电机的手动、自动及遥控方式下的正反转,还可以实现定时时钟控制以及LCD状态显示等功能.系统设计安全可靠且便于实现,程序设计简单易懂.%The article introduces the design of single-chip microcomputer smallest system of step motor by using the SCT89C52. It cosiders remote control operation mode in manual and automatic control mode foundation. The system is composed of the manual input and single-chip microcomputer controller, stepping motor drive, display circuit, infrared receive, clock circuit, A/D circuit and stepping motor components.Not only the motor is realized positive rotation and negative rotation by the manual, automatic and remote control, but also is realized the clock control, as well as LCD status demonstration function. The system is designed with safe reliable and can be realized easily, the programming simply easy to understand.【总页数】4页(P78-80,91)【作者】令朝霞【作者单位】陕西理工学院电气工程系,陕西汉中723003【正文语种】中文【中图分类】TM383.6;TP368.1【相关文献】1.基于单片机的步进电机控制系统设计研究 [J], 牛慧佳2.基于单片机80C51+Proteus的步进电机控制的设计研究 [J], 梁建华3.基于单片机的步进电机控制系统设计 [J], 吴峥浩;沈世斌;王栈倚4.基于单片机的步进电机控制系统设计 [J], 袁炜;张宝;吴饶;薛永航;郝健5.基于AT89C52单片机的两坐标步进电机控制系统设计 [J], 杨鉴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
步进电机红外线遥控器
张天石
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】1991(000)002
【摘要】步进电机在工业控制系统得到广泛应用,其控制电路大多数是有线控制。
本文介绍一种无线工业控制系统中步进电机控制电路,该控制电路称为红外线步进电机遥控器。
该步进电机红外线遥控器具有以下特点: ·红外线遥控器作用距离达8米。
·控制步进电机正反向转动。
·可调节步进电机速度。
·能驱动各种规格的2定子单极步进电机。
【总页数】2页(P34-35)
【作者】张天石
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.6
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收稿日期：2012-02-13*陕西省教育厅项目资助(项目编号：11JK0934)一种红外遥控式步进电机控制器的设计与实现令朝霞（陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723003）摘要：介绍了以89C2051单片机为核心，针对步进电机在手动和自动控制模式的基础上，设计出能够实现遥控操作的控制器。
以四相五线步进电机为研究对象，以集成红外接收器接收遥控器发来的信号作为输入信号，并送单片机进行解码，单片机根据接收的输入信号进行运算处理后，发出控制命令送步进驱动器，驱动步进电机工作。
实现了步进电机的手动、自动及遥控方式下的正反转，还实现定时时钟控制以及LCD 状态显示等功能。
关键词：步进电机；自动控制；手动；遥控Designed and realized of a kind of stepping motor controller based on infrared remote control typeLING Zhao-xia(School of Electricity Engineering of Shaanxi University of Technology ，Hanzhong 723003，China)Abstract:Introduced the 89C2051microcontroller as the core ，in view of the stepping motor in the manual and automatic control mode on the basis.It was designed thecontroller of realized remote operation.For research object of four phase five line stepping motor ，the integrated infrared receiver receive from the remote control of the signal ，and send MCU as input signal decoding ，SCM according to receive the input signal to operational treatment ，a control orders to send stepping drive ，drive stepping motor.Not only the motor is realized positive rotation and negative rotation by the manual ，automatic and remote control ，still is realized the clock control ，as well as LCD status demonstration function.The system was designed safe reliable and can be realized easily ，the programming simply easy to understand able.Keywords:stepping motor ；automatic control ；manual ；remote control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。
在非超载情况下，电机的转速、停止的位置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。
由于这一关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2012.10.012电子器件及应用50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，更加方便用户的应用与掌握。
随着信息技术的飞速发展，无线通信技术正在向各个领域渗透，特别是利用红外线进行通信，无论从小型化、轻量化、还是从安全性等方面考虑，其可行性都比较高。
本文主要研究步进电机在手动、自动控制模式下，通过增加红外遥控模式以实现步进电机的多功能操作。
1控制器组成为了能够实现步进电机的手动、自动及遥控等多功能操作模式，设计出如图1所示的系统组成原理图。
由图1知，该系统主要由传感器、A/D转换器、手动输入控制、红外线接收与发送电路、时钟控制电路、显示电路、电机驱动、步进电机及单片机控制器等部分组成。
其中手动输入控制电路主要用来实现系统参数的设置，以便在手动模式下控制电机的正反转；时钟控制电路一方面用来提供时钟信息，另一方面可以实现步进电机的定时启动与停止；传感器及A/D转换电路主要实现自动状态时，根据外部的检测信号，通过软件开发实现不同要求下步进电机的自动运行；红外发送与接收电路主要负责发送外部红外控制信息及接收遥控器发送来的控制信息，并送给单片机控制器进行解码，从而发出控制命令；显示电路主要实现对系统运行过程中的状态信息及工作模式进行显示；单片机控制器是系统的核心部件，完成对输入信号的采集，通过预先设置的算法进行运算、判断及处理，并发出控制命令或输出相应的显示信息。
电机驱动电路接收控制器发出的控制命令，驱动步进电机实现正转或反转。
2硬件电路设计根据图1所示组成框图，选择89C2051单片机作为控制器，以4×4输入键盘和按钮作为手动输入电路，选用DS1302作为时钟电路，以LCD1602作为输出显示电路，选择HS0038作为红外接收电路，采用PCF8591作为A/D转换装置，传感器选择了光敏元件。
选用ULN2003步进驱动器，对型号为28BYJ48型步进电机进行驱动。
下面主要介绍步进电机及步进驱动器，红外接收及时钟电路的设计。
2.1步进电机及步进驱动器(1)步进电机步进电机选用的是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。
每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。
当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。
四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A)，双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB)，八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。
(2)步进驱动器步进驱动器采用的是ULN2003驱动器，它是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。
它是由7对NPN达林顿管组成的，它的高电压输出特性和阴极钳位二极管可以转换感应负载。
ULN2003是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。
可直接驱动继电器等负载。
输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。
达林顿管并联可以承受更大的电流，ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列。
(3)电机驱动电路28BYJ48型步进电机是4相5线的步进电机，而且是减速步进电机，减速比为1：64，步进角为5.625/64度。
如果需要转一圈，那么需要360/ 5.625×64=4096个脉冲信号。
该步进电机的耗电流为200mA左右，采用ULN2003进行驱动，驱动端口为P1.0(A)，P1.1(B)，P1.2(C)，P1.3(D)。
正51转次序:AB组–BC组--CD组--DA组(即一个脉冲，正转5.625度)；反转次序：AB组--AD组--CD组--CB组(即一个脉冲，正转5.625度)，其接线原理如图2所示。
其中MOT1～MOT4依次接单片机的P1.0～P1.3口。
2.2红外线接收与发送电路红外线接收电路选用了型号为HS0038的集成红外接收器，静态时输出端输出高电平，当接收到红外信号后，按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号。
HS0038工作频率为38kHz，能对收到遥控信号进行放大、检波、整形、解调，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行相关控制程序。
红外接收电路的输出接单片机的P3.2，该口对应的第二功能是外部中断0(INT0)，利用该口的第二功能，一旦红外线信号到来，P3.2被拉低，单片机中止当前的工作转移到接收、处理红外信号。
开启中断功能的目的，既减轻了单片机的工作负担，又保证接收到的红外信号的完整性，单片机进入睡眠后，利用外部中断功能完成对单片机的唤醒，其接线图如图3所示。
红外发送电路可选用昂达播放器的遥控器，也可采用电视遥控器。
由于系统简单，采用昂达播放器的遥控器。
2.3时钟电路时钟电路采用DS1302集成芯片，其主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。
采用普通32768Hz晶振，步进电机的启闭时间都保存在DS1302自带的RAM中，不需要单独的EEPROM。
DS1302与CPU的连接仅需要三条线，即SCLK (7)、I/O(6)、RST(5)。
3系统软件设计软件系统主要包括主程序、红外中断子程序、A/D转换子程序、显示子程序、时钟控制子程序及步进电机程序。
下面主要介绍红外线解码程序。
3.1红外线解码原理昂达播放器的遥控器产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。
该芯片的用户识别码固定高8位地址为0BFH，低8位地址为40H；后16位为8位操作码(功能码)及其反码。
遥控器按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。
一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间。
当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108ms发射代码由一个起始码(9ms)，一个结果码(4.5ms)，低8位地址码(9～18ms)，高8位地址码(9～18ms)，8位数据码(9～18ms)和这8位数据的反码(9~18ms)组成。
如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码(连发代码)将仅由起始码(9ms)和结束码(2.5ms)组成。
其代码宽度的计算方法为：16位地址码的最短宽度：1.12×16=18ms16位地址码的最长宽度：2.24ms×16=36ms已知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：(1.12ms+2.24ms)×8=27ms。
所以得32位代电子器件及应用52码的宽度为(18ms+27ms)～(36ms+27ms)解码的关键是如何识别“0”和“1”，代码格式以接收代码为准，接收代码与发射代码反向。
