基于单片机的步进电机控制系统的设计

摘 要

本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。

整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。

关键词：步进电机 单片机 控制

目 录

绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1、步进电机及其发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1．1步进电机在我国的发展应用及前景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

1.2本文研究内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2、步进电机的分类、结构、工作原理及特性„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.1步进电机的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.2步进电机的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.3步进电机的结构及工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.4步进电机的常用术语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3、步进电机的单片机控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.1步进电机控制系统组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.2步进电机控制系统原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.3脉冲分配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

1 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

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-I 安徽建筑工业学院

毕 业 设 计（论文）

姓 名

专 业 电子信息工程

班 级 08电子②班

学 号

课 题 基于单片机的步进电机控制的设计

指导老师

2012年 6 月 1 日

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-II ——基于单片机的步进电机控制

电子与信息工程学院 电子信息工程专业 2008级2班 xxx

指导教师 xxx

摘 要

步进电机由于其精确性及其良好的性能得到广泛的应用，本文介绍了基于STC89C52单片机的步进电机控制系统的设计，在硬件部分，描述了该系统的硬

件配置工作原理，在单片机和步进电机之间选用了ULN2003驱动芯片，通过按键向单片机输送控制信号，控制步进电机的转速和正反转，实践表明系统性能优于传统的步进电机控制器。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，因此在众多领域有着极其广泛的应用。本文是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用C语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2003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相应的数码管显示出来。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。经过实践应用证明，该控制系统的抗干扰能力以及稳定性都非常好。

关键字：步进电机；STC89C52单片机；ULN2003

Abstract 百度文库 - 好好学习，天天向上

-III Because of accuracy and well capability, the stepper motor is used in many

fields. Design of a stepping motor control system based on MCU-89C52 processor is

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。