基于单片机的步进电机加减速的控制方法_李世忠

基于AT89C51单片机的步进电机控制基于AT89C51单片机的步进电机控制摘要：随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。

采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。

软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。

本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过I/O口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机。

实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。

本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。

关键词：步进电机，单片机，正反转控制，键盘目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1 步进电机及其发展 (2)1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 (2)1.3 设计研究内容 (3)第二章控制系统硬件分析与设计 (4)2.1 步进电机 (4)2.2 单片机的选择 (6)2.3 步进电机控制系统的组成 (7)第三章控制系统软件分析与设计 (14)3.1 程序流程图 (14)3.2 读键盘子程序流程图 (15)3.3 键盘处理子程序流程图 (15)3.4 电机控制中断程序流程图 (16)第四章调试与改进 (18)4.1 调试与改进 (18)4.2 运行结果 (18)第五章总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)附录一源程序清单 (22)附录二控制原理图 (27)第一章绪论1.1 步进电机及其发展步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

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。

基于单片机的步进电机控制步进电机是一种常用的电动执行元件，在许多领域中都有广泛的应用。

为了实现对步进电机的精确控制，通常使用单片机来实现控制算法。

本文将介绍一个基于单片机的步进电机控制方案，并详细说明其实现过程和步骤。

首先，需要明确步进电机的工作原理。

步进电机通过控制电流的方向和大小来实现精确的旋转控制。

通常，步进电机由若干个驱动器组成，每个驱动器控制一个电机相位。

单片机通过控制驱动器的状态来控制步进电机的旋转。

1.硬件设计和搭建首先，需要根据步进电机的特性选择合适的单片机和驱动器。

单片机的选择应考虑其计算能力、IO口数量和通信接口等因素。

驱动器的选择应考虑其控制精度、最大电流和保护功能等因素。

然后，根据步进电机的型号和参数，设计并搭建电路板。

在电路板上，需要连接单片机、驱动器和步进电机，以及相应的电源和信号线。

2.控制算法设计在单片机中，需要设计控制算法来实现步进电机的精确控制。

常用的控制算法有定位控制、速度控制和加速度控制等。

根据实际需求，选择合适的控制算法，并编程实现。

3.编程实现根据控制算法的设计，使用合适的编程语言（如C语言或汇编语言）编写程序。

程序应包括步进电机的初始化代码、控制算法的实现代码和中断服务程序等。

在程序中，需要通过单片机的IO口控制驱动器，以改变驱动器的状态，从而控制步进电机的旋转方向和速度。

同时，还需要通过测量步进电机的位置和速度来实现闭环控制。

4.调试和优化完成编程后，需要进行调试和优化，以保证步进电机的控制精度和可靠性。

可通过调整控制算法的参数、增加传感器和使用滤波算法等方式来提高步进电机控制的性能。

综上所述，本文介绍了一个基于单片机的步进电机控制方案。

通过硬件设计和搭建、控制算法设计、编程实现和调试优化等步骤，可以实现对步进电机的精确控制。

这种方案在工业自动化、仪器仪表和机器人等领域具有广泛的应用价值。

基于单片机步进电机速度控制研究(最新版)Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0363基于单片机步进电机速度控制研究(最新版)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。

论文题目：基于单片机控制的步进电动机调速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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

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。

步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。

在本设计方案中采用AT89C51型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。

关键词：步进电机，单片机，调速系统Abstract:Step-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of the sexual relationships existence, adds step-by-step electric motor characteristics such as only having the cyclicity error but there being no accumulative error.Feasible simplicity controlling a field using step-by-step electric motor to come to control changeable extraordinary in speed , location etc.Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency,Come to control the speed regulation , realizing step-by-step electric motor thereby to come to change the electric motor rotation rate step-by-step angle concretely the deferred length. Frequency adopt the internal timer of AT89C51 type monolithic machine to change CP pulse in the design plan in realizes the speed regulation controlling , realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates being in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key words:Step-by-step electric motor , monolithic machine , speed regulation system摘要 (1)Abstract: (2)第一章步进电机概述 (4)第一节步进电机的特点 (4)第二节步进电机的工作原理 (4)第三节步进电机的分类 (4)一步进电机分为三大类 (4)二步进电机的内外结构 (5)第四节步进电机详细调速原理 (6)第二章本次设计的基本要求 (6)第三章方案的论证 (6)第一节驱动方式的确定 (6)第二节基本方案的确定 (7)第四章硬件电路的设计 (7)第一节单片机的选择 (7)第二节驱动电路的选择 (8)第五章算法的设计 (11)第一节 PID 控制算法 (11)第六章软件的设计 (16)第一节显示子程序的设计 (16)第二节键盘子程序的设计 (16)第三节驱动程序流程的设计： (18)第四节正反转程序流程图 (19)一正反转程序流程图 (19)二转速快慢程序流程图 (20)三定时中断流程图 (21)第七章实验结果与分析 (22)第一节有关参数的计算与分析 (22)第二节理论与实际的分析 (22)结束语 (24)致谢 (24)参考文献 (25){{第一章步进电机概述第一节步进电机的特点1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计51单片机步进电机调速基于单片机控制的步进电机调速系统的设计|51单片机步进电机调速前言步进电机最早是在1920年由英国人所开发。

1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。

以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。

在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 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，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。

步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。

一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。

步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。

在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。

因此非常适合于单片机控制。

步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。

传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。

步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

第一章步进电机概述第一节步进电机的特点一般步进电机的特点有以下三个特点：1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。

基于单片机的步进电机控制设计毕业论文摘要：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。

本设计以AT89C51单片机为核心，对步进电机进行控制，通过按键实现步进电机正转、反转、加速、减速，并使用LED显示电机速度。

经过PROTEUS仿真和硬件焊接，结果表明，系统实现了要求。

该电路简单，可靠性强，运行稳定。

关键词：AT89C51；ULN2003；LED；步进电机单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。

另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命[2]。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着工业自动化的发展，步进电机的应用也越来越广泛，广泛应用在各种自动化控制系统中。

步进电机是一种用于开环控制的驱动元件。

它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。

基于单片机的步进电机加减速的控制方法
余建国
【期刊名称】《农业网络信息》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】根据步进电机驱动负载对加减速响应的高速要求,本文提出了一种基于单片机的步进电机加减速离散控制方法,经实验验证该方法可以解决步进电机快速加减速控制中常见的失步、堵转、噪声等问题.
【总页数】3页(P123-125)
【作者】余建国
【作者单位】衡水市科技局,微机中心,河北,衡水,053000
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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