单片机实现的步进电机控制系统

题目：单片机控制步进电机系统摘要很多工业控制设备对位移和角度的控制精度要求较高, 一般电机很难实现, 而步进电机可精确实现所设定的角度和转数。

本设计主要是运用51 单片机控制六线4相步进电机系统, 由单片机产生驱动脉冲信号, 控制步进电机以一定的转速向某一方向产生一定的转动角度。

同时能够利用单片机实现电机的正、反转及速度控制，并能在数码管上显示出相应的速度。

本文中给出了该系统设计的硬件电路，软件设计，人机交互等。

并对各个功能模块进行了详细的说明。

主要内容包括以下几个方面：单片机控制步进电机的一般原理。

电机驱动及控制的实现。

控制系统整体设计以及模块划分说明。

原理图。

代码。

关键词：单片机；步进电机；系统；驱动AbstractMany Industrial control equipment have a highly requirement in displacement and angle with control accuracy, the most motor can't carry out .but the step motor can carry out the displacement and angle that you enactmented in accuracy. This design mainly used SCM to control step motor system.The step motor is formed six lines and four phasic.Through SCM generate the drive pulse signal.Control stepper motor through a certain speed in a direction to get a certain degree of rotation angle.At the same time, It can use SCM to realization of the motor is , reverse and speed control. and showed the speed in the digital tube.In this paper, given the design of the system hardware circuit,software design, human-computer interaction and so on.and it given the details description of each functional module.the main contents include the following:(1) The general principles of signal_chip controlling step motor.(2) The realization of motor driving and controlling(3) Control system overall design and description module division(4) Schematic Diagram(5) CodeKey Words：SCM; stepper motor; system; drive目录引言41 单片机控制步进电机的一般原理41.1 步进电机41.1.1 步进电机介绍41.1.2 步进电机分类51.1.3 技术指标51.1.4 步进电机工作原理51.2 单片机72 步进电机驱动实现82.1简介82.2驱动选择83 系统硬件设计93. 1 单片机控制电机93.2 键盘93.3 显示部分10程序流程图11总结12致谢13参考文献13附录13C代码13引言目前，在工业控制生产以及仪器上应用十分广泛。

基于单片机的步进电机控制系统的设计
步进电机是一种特殊的电机，它的转动是以步进的形式进行的，每一次步进角度由控制电路发出的一个脉冲决定。

因此，基于单片
机的步进电机控制系统需要实现以下功能：
1. 产生脉冲信号：单片机需要通过定时器等模块产生相应的脉
冲信号，以控制步进电机的运动。

2. 识别旋转方向：步进电机需要能够前进和后退，因此单片机
需要实时检测步进电机的转动方向，并控制脉冲信号发生的顺序。

3. 控制转速：控制步进电机转速需要通过控制脉冲信号的频率
来实现，单片机需要动态地调整脉冲信号的频率，从而控制欲速度。

下面是实现步进电机控制的一种基本算法：
1. 设置电机控制端口，初始化各参数。

2. 等待步进电机稳定。

在控制电路上电时，如果步进电机没有
停在起始位置，需要先手动将步进电机转动到起始位置，然后等待
电机稳定。

3. 根据旋转方向和转速控制脉冲信号产生频率。

根据步进电机
的旋转方向，确定脉冲信号产生的顺序，然后通过定时器等模块产
生相应的脉冲信号，从而控制步进电机旋转。

4. 根据指令调整转速。

根据实际需求调整步进电机的转速，即
调整脉冲信号频率。

上述算法是一个最基本的控制算法，具体的实现还需要考虑步
进电机控制的精度、错误处理等方面的问题。

前言单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。

它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。

从此，计算机技术在两个重要领域-—通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展，并正在深深地改变着我们的社会。

采用8031单片机控制步进电机，可实现步进电动机正反转控制和步进电动机的无级调速。

分析了步进电机的工作原理,讨论了系统硬件和软件的设计方法,并给出了步进电机的四相八拍单片机控制的具体实现方法。

该系统操作简单，降低了成本，提高了系统的可靠性。

步进电机具有控制方便和体积小等特点,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。

近年来大规模集成电路的发展以及各种单片机的迅速发展和普及,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.步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。

每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度,这个角度称为步距角。

脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可以改变电机旋转的方向。

在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机.它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。

1 单片机的基本知识1。

1 概述单片微型计算机简称单片机，由于它的结构及功能均是按工业控制要求设计的,所以其确切的名称应是单片微控制器（Single Chip Microcontroller）.它是把微型机算计的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、并行I/O接口、定时器/计数器及串行通信接口等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机系统,故又把它称为单片微型计算机系统（Single Chip Microcomputer）.由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的.随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。

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。

毕业设计（论文）题目：基于单片机的步进电机的控制系统系（院）：专业：姓名：学号：校内指导教师：职称：讲师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ULN2004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发光二极管显示出来。

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。

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引言.................................................................. - 1 - 第1章步进电机的现状及趋势............................................ - 2 -1.1 课题研究的目的和意义........................................... - 2 -1.2 国内外研究情况................................................. - 2 -1.3论文的主要研究内容.............................................. - 3 - 第2章步进电机的原理及总体设计........................................ - 4 -2.1步进电机原理及控制技术.......................................... - 4 -2.1.1换相顺序的控制............................................ - 4 -2.1.2步进电机的换向控制........................................ - 4 -2.1.3步进电机的速度控制........................................ - 4 -2.1.4步进电机的起停控制........................................ - 4 -2.1.5步进电机的加减速控制...................................... - 5 -2.1.6步进电机的换向控制........................................ - 6 -2.2总体设计方框图.................................................. - 6 -2.3设计原理分析.................................................... - 6 -2.3.1元器件介绍................................................ - 7 -2.3.2方案论证.................................................. - 8 - 第3章硬件设计........................................................ - 9 -3.1控制电路........................................................ - 9 -3.2最小系统........................................................ - 9 -3.3驱动电路....................................................... - 10 -3.4显示电路....................................................... - 11 -3.5总体电路图..................................................... - 12 - 第4章软件设计....................................................... - 12 -4.1主程序设计..................................................... - 12 -4.2定时中断设计................................................... - 13 -4.3外部中断设计................................................... - 14 -4.4源程序（汇编语言程序）......................................... - 16 - 第5章调试与检测..................................................... - 20 -5.1 程序编译时的错误及处理办法.................................... - 20 -5.2 LM7812出现的错误及解决办法.................................... - 20 -5.3步进电机的转动错误及解决办法................................... - 20 - 第6章结论........................................................... - 21 - 致谢................................................................ - 22 - 参考文献.............................................................. - 23 -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。

基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机，具有定角度、定位置、高精度等特点，在许多领域得到广泛应用，如机械装置、仪器设备、医疗设备等。

本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。

一、硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。

1.51单片机选择由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制，所以需要一个性能较高的单片机。

本设计选择51单片机作为主控芯片，因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。

2.外部电源步进电机需要较高的电流供给，因此外部电源选择稳定的直流电源，能够提供足够的电流供电。

电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。

3.步进电机驱动模块步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分，它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号，控制步进电机准确转动。

常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。

4.其他辅助电路为了保证步进电机控制系统的稳定运行，还需要一些辅助电路，如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。

这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。

二、软件设计1.系统初始化系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。

根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。

2.步进电机驱动程序步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。

脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。

脉冲信号可以通过定时器产生，也可以通过外部中断产生。

3.运动控制算法步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。

开环控制简单，但无法保证运动的准确性和稳定性；闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成，从而实现精确的运动控制。

4.其他功能设计根据具体的应用需求，可以加入其他功能设计，如速度控制、位置控制、加速度控制等。

基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计步进电机是一种非常常见的电机类型，由于其具有精准定位、适应高速运动以及控制简单等特点，被广泛应用于各种自动化设备中。

本文将从步进电机的工作原理、控制方式以及基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计等方面展开阐述。

首先，我们来了解步进电机的工作原理。

步进电机是一种特殊的同步电动机，它具有内置的磁化轭，在没有外部励磁的情况下也能自动旋转。

步进电机的旋转是由控制电流方向和大小来实现的。

通常情况下，步进电机每转动一定角度，称为“步距角”，它可以是1.8度、0.9度、0.45度等，不同的步距角决定了电机的分辨率。

步进电机的控制方式主要有全步进和半步进两种。

全步进是指每次控制信号脉冲后，电机转动一个步距角。

而半步进则是在全步进基础上，在脉冲信号中引入一半步距角的微调。

控制信号脉冲可以是脉冲序列或者方波信号。

基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计主要包括控制信号发生器的设计和步进电机驱动电路的设计。

控制信号发生器负责产生相应的控制信号脉冲，而步进电机驱动电路将这些脉冲信号转化为电流信号驱动步进电机。

控制信号发生器的设计可以采用定时器/计数器模块来实现。

AT89C52芯片具有可编程的定时器/计数器，可以用来产生控制信号的脉冲。

通过设置定时器的工作方式和计数值，可以实现不同频率、占空比的控制脉冲。

步进电机驱动电路的设计主要包括功率级驱动电路和电流控制电路。

功率级驱动电路负责将控制信号转化为足够大的电流驱动步进电机，通常采用功率放大器来实现。

电流控制电路则用来控制驱动电流的大小，使步进电机能够顺畅工作。

电流控制电路通常采用可调电阻、电流检测电阻和比较器等元件组成。

在步进电机控制器设计中，还需要考虑到步进电机的特性和应用需求。

例如，步进电机的电源电压、额定电流、阻抗、扭矩等参数需要与驱动电路匹配。

此外，还需要考虑到步进电机的机械结构、位置传感器、防重叠措施等因素。

基于单片机的步进电机控制系统设计引言：步进电机是一种常用的电机类型，具有精准的位置控制、高效的能量转换等特点。

在许多自动化设备中广泛应用，如数控机床、3D打印机、机器人等。

本文将以基于单片机的步进电机控制系统设计为主题，介绍系统的硬件设计、软件设计以及实验验证。

一、硬件设计1.步进电机选型：根据实际应用需求，选择适当的步进电机。

包括步距角、转速范围、扭矩要求等等。

2.电源设计：步进电机需要驱动电压和电流，根据步进电机的额定电压和电流选用适当的电源。

3.驱动电路设计：步进电机通常需要驱动电路来控制电流和脉冲序列。

常见的驱动电路有全桥驱动器、半桥驱动器等。

4.信号发生器设计：步进电机通过脉冲信号来控制转动角度和速度，因此需要信号发生器来产生合适的脉冲序列。

常见的信号发生器有定时器、计数器等。

5.单片机接口设计：单片机作为步进电机控制系统的核心，需要与其他硬件进行通信。

因此需要设计合适的接口电路，将单片机的输出信号转换为驱动电路和信号发生器所需的电压和电流。

二、软件设计1.单片机程序框架设计：根据具体的单片机型号和开发环境，设计合适的程序框架。

包括初始化设置、主循环、中断处理等。

2.脉冲生成程序设计：根据步进电机的控制方式（如全步进、半步进、微步进等），设计脉冲生成程序。

通过适当的延时和输出信号控制，产生合适的脉冲序列。

3.运动控制程序设计：设计运动控制程序，实现步进电机的前进、后退、加速、减速等功能。

根据具体需求，可以设计不同的运动控制算法，如速度环控制、位置环控制等。

4.保护机制设计：为了保护步进电机和控制系统，设计合适的保护机制。

如过流保护、过压保护、过载保护等。

三、实验验证1.硬件连接：将步进电机、驱动电路和单片机按照设计进行连接。

2.软件调试：通过单片机编程，调试程序代码。

确保脉冲生成、运动控制等功能正常工作。

3.功能测试：对步进电机控制系统进行功能测试，包括正转、反转、加速、减速等功能。

通过观察步进电机的运动状态和测量相关参数来验证系统设计的正确性和性能。

文章标题：基于51单片机的步进电机红外控制系统的设计引言在现代科技发展迅速的时代，控制系统已经被广泛应用于各个领域。

其中，基于51单片机的步进电机红外控制系统的设计，不仅在工业领域有着重要的作用，同时也在家电领域、智能家居等方面得到了广泛的应用。

本文将从步进电机控制系统的设计原理、红外控制的基本概念以及基于51单片机的系统设计方案等方面展开深入探讨。

一、步进电机控制系统的设计原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的执行元件，其控制系统设计原理是核心。

以步进电机为执行元件的控制系统通常包括电脉冲发生电路、电流驱动电路、位置控制逻辑电路以及接口电路等模块。

在系统设计中，需要考虑步进电机的类型、工作方式、转动角度以及控制精度等因素，以选择合适的控制方案和相关元器件。

针对步进电机的控制系统设计，首先需要从硬件电路和软件控制两个方面进行综合考虑。

硬件方面需要设计合适的脉冲发生电路和驱动电路，并根据具体场景考虑相关的接口电路，以实现步进电机的控制和驱动。

而软件控制方面，则需要编写相应的控制程序，使得系统能够根据具体的控制要求进行精准的控制和调节。

二、红外控制的基本概念红外控制是一种常见的无线遥控技术，通过使用红外线传输信号来实现对设备的控制。

通常包括红外发射器和红外接收器两个部分，发射器将控制信号转换成红外信号发送出去，接收器接收红外信号并将其转换成电信号进行处理。

在实际应用中，红外控制技术已经被广泛应用于各种家电遥控器、智能家居系统以及工业自动化领域。

红外控制的基本原理是在发射器和接收器之间通过红外线进行双向通信，通过调制解调的方式进行信号的传输和解析。

设计基于红外控制的步进电机系统需要考虑红外信号的发射和接收过程，以及相关的解析算法和信号处理。

信号的稳定性、抗干扰能力以及传输距离等也是需要考虑的重要因素。

三、基于51单片机的系统设计方案在步进电机红外控制系统的设计中，选择合适的控制芯片和处理器是至关重要的。