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单片机控制步进电机课程设计报告

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单片机原理与应用课程设计报告题目：用单片机控制步进电机学院：班级：学号：姓名：联系方式：指导教师：报告成绩：2015年01月03日目录摘要............................................................ - 1 - Abstract........................................................ - 1 -第一章绪论..................................................... - 3 -1.1 关于步进电机............................................ - 3 -1.2 步进电机基本原理........................................ - 4 -第二章系统总体设计........................................... - 5 -2.1 设计要求................................................ - 5 -2.2 电路总体设计............................................ - 5 -2.3 设计功能简介............................................ - 5 -2.4 电路框图................................................ - 6 -第三章系统硬件设计............................................. - 6 -3.1 元件简介................................................ - 6 -3.1.1 AT89C51单片微机................................... - 6 -3.1.2 89C51个引脚功能................................... - 7 -3.2 L297简介.............................................. - 10 -3.3 L298简介.............................................. - 11 -3.3 电机驱动器............................................ - 12 -3.4 主要模块硬件电路....................................... - 12 -第四章系统软件设计............................................ - 14 -4.1单片机系统程序如下：.................................... - 14 -第五章仿真效果图.............................................. - 20 -第六章结论.................................................... - 22 -附录........................................................... - 24 - 元件清单：................................................. - 24 -摘要在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，其原理是通过对它每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。

步进电动机的突出优点是它可以在宽广的频率范围内，可以利用改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且由其组成的开环系统简单、廉价、可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。

本设计重点研究了高性能步进电机驱动器及其控制系统。

该系统以微机作为上位机，AT89C51单片机作为下位机。

下位机设定电机速度和方向，上位机对下位机的数据信号进行控制和备份。

通过单片机与微机的串口通讯，实现对步进电机的远距离实时监控。

使用软件代替环形分配器，完成了高效、节能的步进电机控制系统设计。

软件使用易于维护的模块化设计方法，并采取软、硬件抗干扰技术，提高了系统稳定性。

经系统调试，能够很好的控制步进电机的正反转、加减速，从而达到预期目的。

关键词：计算机串行口MSComm51单片机步进电机AbstractThis paper,we introduces a stepper motor system which controlled by SCM.In the Electrical era today,Motor has been playing a very impo rtant role in the modernization of production and life.Stepper motor is a common used implementing agency in motor control.The principle is by switching the coil current and the order in its each phase to make a step-by-step rotary motor.The outstanding advantages of step motor are that it can realize speed re gulation,quick startup and stop,positive-reverse control,brake and so on by changing the frequency of pulse.In addition,the open-loop system th at consisted of the step motor is simple,cheap and reliability.Therefore i ts application is very extensive in many fields.Though system testing,it can be very convenient to control the step per motor,such as acceleration,deceleration，exigency stop so as to ac hieve the desired objectives.The whole system is simple in structure wit h characteristics of high reliability,low cost and practicality which has a higher universal characteristic and the promotional and applied value. Keywords:computer MSComm Single-chip microprocessor Stepper m oto第一章绪论1.1 关于步进电机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。

步进电机可分为反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)和混合式步进电机(HB)。

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。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。

步进电机实物图1.2 步进电机基本原理(1)控制换相顺序：通电换相这一过程称为脉冲分配。

例如：混合式步进电机的工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断，这就是所谓脉冲环形分配器。

(2)控制步进电机的转向：如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。

(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。

两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。

第二章系统总体设计目前，生活中越来越多的电器产品中使用了步进电机，步进电机广泛应用于各个领域。

本课程设计的题目为“用单片机控制步进电机”，就是通过单片微机来控制步进电机的转动情况。

2.1 设计要求通过AT89C51单片微机来控制步进电机的正转、反转、加速、减速等功能。

并用显示屏显示电机的转动速度与转动方向。

2.2 电路总体设计主电路由AT89C51单片微机和L297+L298电机驱动芯片构成。

AT89C51单片微机作为控制器来控制电路，用L297+L298芯片作为驱动器来驱动步进电机。

其他铺助电路包括按键控制电路、晶振电路、复位电路、LED显示电路、LCD显示电路。

2.3 设计功能简介⑴当系统启动以后，步进电机正转，正转LED灯亮，LCD显示屏显示当前步进电机转动速度。

⑵当按下反转按钮时，步进电机反转，正转LED灯灭，反转LED 灯亮LCD显示屏显示当前速度与转动方向CCW（反转）。

⑶当按下正转按钮时，步进电机正转，反转LED灯灭，正转LED 灯亮，LCD显示屏显示当前速度与转动方向CW（正转）。

⑷当按下连续加速按钮时，步进电机转动速度加快，LCD显示屏显示速度增加。

⑸当按下连续减速按钮时，步进电机转动速度减小，LCD显示屏显示速度减小。

⑹当按下停止按钮时，步进电机停止转动。

⑺当按下复位按钮时，电路复位到系统启动时的状态。

2.4 电路框图总体电路框图第三章系统硬件设计3.1 元件简介3.1.1 AT89C51单片微机AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

A T89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

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单片机步进电机控制实验报告

单片机步进电机控制实验报告

单片机步进电机控制实验报告单片机步进电机控制实验报告引言：步进电机是一种常用的电动机，具有结构简单、体积小、转速稳定等优点，广泛应用于工业自动化、机械设备等领域。

本实验旨在通过单片机控制步进电机，实现电机的正转、反转、加速、减速等功能。

通过实验，深入了解步进电机的工作原理和控制方法，提高对单片机的编程能力。

一、实验目的本实验的主要目的是掌握步进电机的工作原理，了解单片机控制步进电机的方法和步骤，并通过实验验证控制效果。

二、实验器材1. 步进电机：XX型号，XXV，XXA2. 单片机开发板：XX型号3. 驱动电路：包括电源、驱动芯片等三、实验原理步进电机是一种特殊的电动机，其转子通过电磁螺线管的工作原理实现转动。

步进电机的转子分为若干个极对，每个极对上都有一个螺线管，通过对这些螺线管施加电流，可以使转子转动。

单片机通过控制螺线管的电流，实现步进电机的控制。

四、实验步骤1. 连接电路：根据实验器材提供的电路图，将步进电机与单片机开发板相连接。

2. 编写程序：使用C语言编写单片机控制步进电机的程序。

程序中需要包括电机正转、反转、加速、减速等功能的实现。

3. 上传程序：将编写好的程序通过编程器上传到单片机开发板上。

4. 实验验证：通过按下开发板上的按键，观察步进电机的运动情况，验证程序的正确性。

五、实验结果与分析经过实验验证，编写的程序能够准确控制步进电机的运动。

按下不同的按键，电机可以实现正转、反转、加速、减速等功能。

通过调整程序中的参数，可以实现不同速度的控制效果。

实验结果表明，单片机控制步进电机具有较高的精确性和可靠性。

六、实验总结通过本次实验，我深入了解了步进电机的工作原理和控制方法，掌握了单片机控制步进电机的编程技巧。

实验中遇到了一些问题，如电路连接不正确、程序逻辑错误等，但通过仔细分析和排除，最终解决了这些问题。

通过实验，我不仅提高了对步进电机的理论认识，还锻炼了自己的动手实践能力和问题解决能力。

基于单片机的步进电机的控制课程设计报告

基于单片机的步进电机的控制课程设计报告

单片机课程设计报告步进电机控制学院:电气学院班级:电气0904:王浩学号:3090501097一．设计任务了解步进电机的原理，设计一套以51单片机为核心的步进电机控制器，步进电机采用四相四拍或四相八拍工作方式，键盘和显示器采用实验室试验箱。

了解十六只键组成的键盘（用于输入）及六只LED构成的显示器（用于显示）的原理，分别设计他们的程序，在电脑上进行仿真。

具体要求1、从键盘上输入正、反转命令，转速参数（16级）和转动步数显示在LED显示器上。

2、显示器上显示：第一位为0表示正转，为1表示反转；第二位0~F为转速等级，第三到第六位设定步数。

3、单片机依显示器上显示的正、反转命令，转速级数和转动步数进行相应动作，转动步数减为零时停止转动。

二．工作原理1、步进电机基本原理如图,当有一相绕组被通电激励时，磁通从正相齿，经过软铁芯的转子，并以最短路径流向负相齿，为使磁通路径最短，在磁场力的作用下，转子被迫移动，使最近的一对齿与被激励的一相对准。

那么,通过对它每相线圈中电流的顺序切换可使电机作步进式旋转。

相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。

拍数：指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB或A-B-C-D-A,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角:对应一个脉冲信号电机转子转过的角位移. 步距角=360/(转子齿数*拍数)2、LED显示器原理LED显示器由七条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点。

将七段发光二极管阴极连在一起，称为共阴极接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。

共阳极接法是将LED的所有阳极并联后接到+5v上，当某一字段的阴极为0时，对应的字段就点亮。

3、键盘接口原理键盘实际上是又排列成矩阵形式的一系列按键开关组成，用户通过键盘可以向CPU输入数据、地址和命令。

本设计采用8155接口芯片构成的4*8键盘的接口电路，其中A口为输出，作为列线；C口为输入，作为行线。

单片机课程设计-单片机控制步进电机

单片机课程设计-单片机控制步进电机

单片机课程设计-单片机控制步进电机单片机课程设计单片机控制步进电机一、引言在现代自动化控制领域，步进电机以其精确的定位和可控的转动角度，成为了众多应用场景中的关键组件。

而单片机作为一种灵活、高效的控制核心，能够实现对步进电机的精确控制，为各种系统提供了可靠的动力支持。

本次课程设计旨在深入研究如何利用单片机来有效地控制步进电机，实现特定的运动需求。

二、步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。

它由定子和转子组成，定子上有若干个磁极，磁极上绕有绕组。

当给绕组依次通电时，定子会产生磁场，吸引转子转动一定的角度。

通过控制通电的顺序和脉冲数量，可以精确地控制电机的转动角度和速度。

三、单片机控制步进电机的硬件设计（一）单片机的选择在本次设计中，我们选用了常见的_____单片机。

它具有丰富的引脚资源、较高的运算速度和稳定的性能，能够满足控制步进电机的需求。

（二）驱动电路为了驱动步进电机，需要使用专门的驱动芯片或驱动电路。

常见的驱动方式有全桥驱动和双全桥驱动。

我们采用了_____驱动芯片，通过单片机的引脚输出控制信号来控制驱动芯片的工作状态，从而实现对步进电机的驱动。

（三）接口电路将单片机的引脚与驱动电路进行连接，需要设计合理的接口电路。

接口电路要考虑信号的电平匹配、抗干扰等因素，以确保控制信号的稳定传输。

四、单片机控制步进电机的软件设计（一）控制算法在软件设计中，关键是确定控制步进电机的算法。

常见的控制算法有脉冲分配法和步距角细分法。

脉冲分配法是根据电机的相数和通电顺序，按照一定的时间间隔依次输出控制脉冲。

步距角细分法则是通过在相邻的两个通电状态之间插入中间状态，来减小步距角，提高电机的转动精度。

（二）程序流程首先，需要对单片机进行初始化设置，包括引脚配置、定时器设置等。

然后，根据用户的输入或预设的运动模式，计算出需要输出的脉冲数量和频率。

通过定时器中断来产生控制脉冲，并按照预定的顺序输出到驱动电路。

单片机课程设计步进电机

单片机课程设计步进电机

单片机课程设计 步进电机一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握步进电机的原理、结构及其在单片机控制系统中的应用。

2. 让学生了解步进电机的控制算法，如细分驱动、变速控制等。

3. 使学生能够运用所学知识，设计简单的单片机控制步进电机系统。

技能目标：1. 培养学生使用编程软件（如Keil、Arduino等）编写单片机程序，实现对步进电机的控制。

2. 培养学生运用电路原理图设计、搭建单片机控制步进电机的硬件系统。

3. 培养学生动手操作、调试单片机控制步进电机系统的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机控制技术及步进电机应用的兴趣，培养其创新意识和探索精神。

2. 培养学生团队协作意识，提高沟通与协作能力。

3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，使其具备一定的项目实践能力。

课程性质分析：本课程为单片机课程设计，以实践操作为主，结合理论教学。

课程内容具有较强的实践性和应用性，旨在培养学生运用单片机技术解决实际问题的能力。

学生特点分析：学生已具备一定的单片机基础知识，具有一定的编程和电路设计能力。

但大部分学生对步进电机及其控制技术了解较少，需要通过本课程的学习，提高实际应用能力。

教学要求：1. 结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节。

2. 采用项目驱动法，引导学生主动参与课程学习，培养其自主学习能力。

3. 注重课程评价，通过过程性评价和总结性评价相结合，全面评估学生的学习成果。

二、教学内容1. 步进电机原理与结构- 介绍步进电机的种类、原理及结构- 分析步进电机的技术参数，如步距角、静力矩等2. 步进电机控制技术- 讲解步进电机的控制方式，如单脉冲控制、细分控制等- 探讨步进电机的变速控制原理及实现方法3. 单片机与步进电机接口技术- 介绍单片机与步进电机接口电路设计- 分析常用的步进电机驱动芯片及其应用4. 步进电机控制程序设计- 指导学生使用编程软件（如Keil、Arduino等）编写步进电机控制程序- 讲解程序设计中的关键算法，如PID控制、速度规划等5. 单片机控制步进电机系统实践- 布置实际项目任务，让学生动手搭建单片机控制步进电机系统- 指导学生进行系统调试，分析并解决实际问题6. 课程总结与评价- 对所学内容进行总结，巩固知识点- 进行课程评价，检验学生学习成果教学内容安排与进度：第1-2周：步进电机原理与结构、步进电机控制技术第3-4周：单片机与步进电机接口技术、步进电机控制程序设计第5-6周：单片机控制步进电机系统实践、课程总结与评价教材章节关联：本教学内容与教材中“步进电机控制技术”章节相关，涉及的内容包括步进电机原理、接口技术、控制程序设计等，为教材内容的拓展与实践。