(步进电机驱动设计)方案

步进电机驱动电路设计摘要随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。

步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。

因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。

直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。

在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。

在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。

此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。

直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。

在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。

介绍了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控制控制模块，通过AT89S52单片机及脉冲分配器(又称逻辑转换器) L298完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。

实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。

整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制，操作方便，节省成本。

关键词：步进电机，单片机控制，AT89S52，L297，L298目录1 步进电动机 (1)1.1步进电机简介 (1)1.2步进电机分类 (2)2 步进电机工作原理 (3)2．1步进电机结构 (3)2．2步进电机的旋转方式 (3)3 设计原理 (5)3.1硬件电路组成 (5)3.2步进电机控制电路 (5)3.2.1 计数器工作模式 (5)3.2.2 定时器工作模式 (6)4 步进电机驱动电路设计 (7)4.1驱动芯片L297 (7)4.2驱动芯片L298 (8)4.3键盘电路 (9)4.4显示电路 (10)5 步进电机控制程序 (11)总结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1 步进电动机1.1 步进电机简介步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在数控系统!自动生产线!自动化仪表!绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。

目录1 绪论 ............................................. 错误!未定义书签。

2 设计方案 ......................................... 错误!未定义书签。

2.1步进电机介绍................................. 错误!未定义书签。

2.2设计方案的确定............................... 错误!未定义书签。

2.3设计思想与设计原理............................ 错误!未定义书签。

2.4单元电路的设计............................... 错误!未定义书签。

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2.4.3 功率放大电路设计......................... 错误!未定义书签。

2.5总体设计...................................... 错误!未定义书签。

3 设计结果的仿真验证 ............................... 错误!未定义书签。

3.1部分电路的仿真................................ 错误!未定义书签。

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3.1.2 脉冲环形分配电路的仿真.................... 错误!未定义书签。

3.2总体电路的仿真............................... 错误!未定义书签。

4 设计方案的论证 ................................... 错误!未定义书签。

随着高精密加工技术的不断发展，人们对工作台的加工精度提出了越来越高的要求。

而工作台的定位精度是影响其加工精度的主要因素之一，所以如何方便实用的提高对工作台的精确定位成为现在各个方面都在研究的重要课题。

而对于开环和半闭环控制系统，由于开环环节的存在，使得我们在本次研究过程中的定位精度受到了一定的限制，对于工作台的定位精度主要取决于电机的控制精度以与程序控制误差的双重影响，为了达到最大限度的满足两自由度工作台X-Y的精确定位，本设计主要从基于高速脉冲的精确定位出发，以满足和提高现代机床的定位操作，从而满足人们两自由度工作台越来越高的要求。

为了在一定场合取代高成本的定位控制，实现精确定位控制系统最优的性价比，采用西门子S7-200系列PLC作为控制器，通过驱动器控制步进电机运行以实现准确定位。

本设计采用PLC基于高速脉冲的两自由度工作台精确定位控制系统，得出了精确定位控制系统设计与实施的关键，并给出了实现精确定位的控制方案与PLC程序。

这种使用PLC实现的定位方法具有快速、精确、成本低、易于实现的特点，在工业生产中十分实用。

关键词：工作台精确定位 PLC 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号时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”），其旋转以固定的角度运行。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度而达到调速的目的。

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

可编程序控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点，是实现机电一体化的理想控制装置。

通过对步进电机定位与PLC 的深入研究，本文提出了利用PLC的高速脉冲输出实现步进电机位置控制功能的有关见解与方法，介绍了步进电机加减速控制原理以与用PLC实现步进电机快速精确定位的方法，给出了位置控制系统方案与软件设计思路，在实验室运行通过，对于工矿企业实现相关步进电机的精确定位控制具有较高的应用与参考价值1.1两自由度X-Y工作台精确定位的背景与发展随着现代微科技技术的发展，研制定位精度高、测量围大、运动平面度高的二自由度工作台，即X-Y移动工作台具有重要现实的意义。

课程实习报告实习名称：电子设计制作与工艺实习学生姓名：周文生学号： 2专业班级：T-1201指导教师：李文圣完成时间： 2014年6月13日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期步进电机控制驱动电路设计摘要：本设计在根据已有模电、物电知识的基础上，用具有置位，清零功能的JK 触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。

关键字：555定时器脉冲源环行分配器功率放大电路一、方案论证与比较：（一）脉冲源的方案论证及选择：方案一：采用555定时器产生脉冲，它工作频率易于改变从而可以控制步进电机的速度并且工作可靠，简单易行。

C210uF图一 555定时器产生的方法方案二:采用晶振电路来实现，晶振的频率较大，不利于电机的工作，易失步，我们可以利用分频的方法使晶振的频率变小，可以使电机工作稳定，但分频电路较复杂，并且晶振起振需要一定的条件，不好实现。

X11k ohm1k ohm图二晶振产生脉冲源电路综上所述，我们采用方案一来设计脉冲源。

（二）环形分配器的设计：方案一：采用74ls194通过送入不同的初值来进行移位依此产生正确的值使步进电机进行转动。

但此方案的操作较复杂，需要每次工作时都要进行置位，正反转的操作较复杂，这里很早的将此方案放弃。

方案二：使用单独的JK 触发器来分别实现单独的功能。

图三双三拍正转图四单三拍正转图五三相六拍正转利用单独的做，电路图较简单，单具体操作时不方便，并且不利于工程设计。

块分的较零散，无法统一。

方案三：利用JK触发器的自己运动时序特性设计，利用卡诺图来进行画简。

图六单，双三拍的电路图单，双三拍的正，反转主要由键s1,s2的四种状态来决定四种情况的选择。

S1 s200 单三拍正转0 1 单三拍反转1 0 双三拍正转1 1 双三拍反转图七六拍正反转的实现S10六拍正转1六拍反转注：这里所提供的电路图虽然我们做试验时没有采用，但它们都是我们仿真通过的电路图。

毕业设计（论文）题目：三相步进电机驱动器设计学院：机电工程学院专业班级：机械工程及自动化03 班指导教师：职称：学生姓名：学号：摘要步进电动机是一种将电脉冲信号变换成角位移或线位移的精细履行元件，具有快速起动和停止的特色。

其驱动速度和指令脉冲能严格同步 , 拥有较高的重复定位精度 , 并能实现正反转和光滑速度调理。

它的运行速度和步距不受电源电压颠簸及负载的影响 , 因此被宽泛应用于数模变换、速度控制和地点控制系统。

本文在剖析了步进电机的驱动特征、斩波恒流细分驱动原理和混淆式步进电机驱动芯片ULN2003AN的性能、构造的基础上，联合 AT89C52单片机，设计出了混淆式步进电机驱动电路。

要点词：步进电机， AT89C52单片机， ULN2003AN驱动AbstractStepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2003AN the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor driver circuit.Key words: Stepping motor，AT89C52 single chip computer，ULN2003AN driver第1章概括步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，外国一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约 80年的历史。

步进电机驱动课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握步进电机的基本原理、工作特点和驱动方式，能够熟练使用步进电机进行简单的机械运动控制。

具体分为以下三个方面：1.知识目标：（1）了解步进电机的基本原理和工作特点；（2）掌握步进电机的驱动方式和控制方法；（3）熟悉步进电机在各种应用场景中的具体应用。

2.技能目标：（1）能够使用步进电机进行简单的机械运动控制；（2）能够分析步进电机驱动过程中可能出现的问题，并采取相应措施解决；（3）能够根据实际需求，选择合适的步进电机和驱动器。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对步进电机技术的兴趣，激发学生创新意识；（2）培养学生团队合作精神，提高学生动手实践能力；（3）使学生认识到步进电机技术在现代工业中的重要地位，培养学生的责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.步进电机的基本原理和工作特点：介绍步进电机的工作原理，分析步进电机的主要性能参数，如步距、转速、力矩等。

2.步进电机的驱动方式和控制方法：讲解步进电机的常用驱动方式，如单片机控制、DSP控制等，以及各种驱动方式的优缺点。

3.步进电机的应用场景：介绍步进电机在各种领域的具体应用，如数控机床、机器人、电动汽车等。

4.步进电机驱动器的选择和使用：讲解如何根据实际需求选择合适的步进电机驱动器，以及驱动器的安装、调试和维护。

5.步进电机驱动过程中的故障分析与解决：分析步进电机驱动过程中可能出现的问题，如失步、过热、振动等，并介绍相应的解决方法。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解步进电机的基本原理、驱动方式和应用场景，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解步进电机驱动技术的应用和优势。

3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力。

4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。

1 绪论1.1 引言步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。

步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。

由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。

80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处于统治地位。

相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不高，且对成本敏感的领域。

技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带来了新的发展遇。

由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的细分驱动得以实现。

细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。

实践证明，步进电机脉冲细分驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控制的灵活性等。

由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。

根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱步进电机的一些缺点。

若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱动器。

1.2 步进电机及其驱动器的发展概况按励磁方式分类，可以将步进电动机分为永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）三类，混合式步进电动机在结构和原理上综合了反应式和永磁式步进电动机的优点，因此混合式步进电动机具有诸多优良的性能，本课题的研究对象正是混合式步进电机。

20 世纪60 年代后期，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。

步进电机驱动系统设计报告1. 引言步进电机是一种常用的控制设备，它能够以离散的步进角度旋转，并且能够保持稳定位置。

本报告旨在介绍我们设计的步进电机驱动系统，包括硬件设计、软件开发和性能测试。

2. 硬件设计步进电机驱动系统的硬件设计包括供电电路、控制电路和电机驱动电路。

2.1 供电电路供电电路负责为整个系统提供电源。

我们选择了12V直流电源作为系统的供电电源，以保证电机稳定运行。

2.2 控制电路控制电路用于接收用户的控制指令，并将其转化为电机驱动信号。

我们采用了微处理器进行控制电路的设计，利用其IO口和相关外围电路实现与电机驱动电路的连接。

2.3 电机驱动电路电机驱动电路通过给定特定的电流和方向信号，控制步进电机的转动。

我们采用了步进电机驱动芯片进行电机驱动电路的设计，驱动芯片能够根据输入信号的变化，控制电机按照给定的步进角度旋转。

3. 软件开发软件开发包括电机控制程序的编写和电机控制界面的设计。

3.1 电机控制程序电机控制程序根据用户的输入指令，通过控制电路向电机驱动电路发送正确的信号，从而控制电机转动。

我们采用了C语言进行程序编写，结合控制电路的IO 口进行控制信号的生成。

3.2 电机控制界面电机控制界面是用户与系统进行交互的接口。

我们设计了一个简单的图形用户界面，用户可以通过该界面设置电机的运行参数，包括步进角度、转速等。

4. 性能测试为了验证步进电机驱动系统的性能，我们进行了一系列的性能测试。

4.1 步进角度测试我们通过设置不同的旋转角度，测试步进电机在给定角度下的准确度。

测试结果显示，步进电机能够非常稳定地按照给定角度旋转。

4.2 转速测试转速测试用于检验步进电机在不同速度下的运行情况。

实验结果表明，步进电机能够在不同速度下保持平稳运行，并且具有较高的转速稳定性。

4.3 负载能力测试负载能力测试用于测试步进电机在不同负载情况下的运行情况。

我们通过增加外加负载，测试了步进电机在不同负载下的转速和转矩。

题目：步进电机驱动器设计班级：学号：指导：时间：电工电子技术课程设计任务书设计课题：步进电机驱动器设计设计任务与要求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、对整体电路原理进行完整功能描述；5、列出标准的元件清单；设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。

设计说明书字数不得少于3000字。

参考文献1.康华光.电子技术基础（模拟部分）.北京高等教育出版社,20052.曾建唐.电工电子基础实践教程(下册)实习.课程设计.北京机械工业出版社,20033.史敬灼.步进电动机伺服控制技术.北京科学出版社,20064.曹汉房，陈耀奎.数字技术教程.北京电子工业出版社，19955.李士雄，丁康源.数字集成电子技术教程.北京高等教育出版社，2003目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、方波的产生设计 (3)3、脉冲环形分配电路设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64、功率放大电路设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141、总体方案与原理说明1.1 步进电机介绍步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

步进电机H桥功率驱动电路设计步进电机是一种特殊的直流电机，可以通过一定的控制方式实现精准的角度控制。

步进电机的驱动电路通常采用H桥功率驱动电路，其中H桥电路是通过四个开关元件（通常是MOSFET管或者IGBT管）和两个电源组成的，能够实现电机的正、反向旋转。

H桥电路由四个开关元件组成，其中开关S1和S4连接在一起，共同控制电机的一个端口，开关S2和S3连接在一起，共同控制电机的另一个端口。

H桥电路有四种状态：S1和S4为导通状态，S2和S3为截止状态；S2和S3为导通状态，S1和S4为截止状态；S1和S3为导通状态，S2和S4为截止状态；S2和S4为导通状态，S1和S3为截止状态。

步进电机的驱动原理是通过控制H桥电路的四种状态，使得电机在施加电源电压的不同方向上旋转。

控制步进电机的一个重要参数是步距角，即电机每转一圈所走过的角度。

根据步距角的大小，步进电机可以分为全角步进电机和半角步进电机。

全角步进电机的步距角为360度/步数，控制方式可以是单相驱动方式或者双相驱动方式。

单相驱动方式只需要两个驱动电路，一个控制电机的一个端口，另一个端口通过调整S1和S4的导通时间来实现，通过调整导通的时间长短，可以控制电机的速度。

双相驱动方式需要四个驱动电路，分别控制电机的两个端口，通过交替切换四种状态来实现控制。

半角步进电机的步距角为360度/（2×步数）。

控制半角步进电机通常采用四相驱动方式，需要八个驱动电路，通过交替切换八种状态来实现控制。

四相驱动方式的原理是将步进电机的一个端口分成四段，通过施加电源电压的不同顺序，使得电机在不同的相邻段上产生磁场，并完成旋转。

步进电机的驱动电路设计需要考虑以下几个问题：1.驱动电路的工作电压范围，要能适应电机的额定电压以及工作电压波动范围。

2.驱动电路的开关元件的选型，要能够满足电流和功率的要求，并具有足够的开关速度。

3.驱动电路的保护措施，要考虑过流、过热等异常情况的保护。

步进电机细分驱动控制系统设计姓名：张凯学号： 20104977指导老师：杨小平、杞宁组员：张凯 20104977 （组长）张明 20104991王涛 20104978合肥工业大学电子科学与应用物理学院电子科学与技术系概述步进电机在输入状态发生变化时会转过一定的角度，输入状态不变时不会转动，且在不细分输入情况下每次转过较大的角度，再细分情况下每次转过较小的角度。

本设计是利用 FPGA 实现四相步进电机细分驱动控制，并且系统既能实现步进电机的细分驱动又能实现不细分驱动，还能实现步进电机的正、反转控制。

设计方案与实现下图是通过Quartus Ⅱ综合产生的RTL级电路图。

整个电路共分为6大模块：32进制可加可减计数器（cnt32）、16进制（自加）计数器(cnt16)、4位输出选择器（dec2）、4个4位比较器（new_comp：moto5、moto6、moto7、moto8）、查找表（rom32）、4位输入4位输出2选1多路选择器（mux2to1）。

其中，u_d控制正反转，s选择细分和不细分，en控制停和转，y[3:0]接步进电机的4相输入，clk0和clk5为时钟，且clk5>>clk0（本课设选clk0=4Hz,clk5=32768Hz）。

设步进电机的4相输入分别为A、B、C、D。

细分： cnt32计数输出5位数据送rom32，rom32输出16位数据分别送new_comp：moto5、moto6、moto7、moto8的a[3:0]端口与cnt16计数送来的4位数据b[3:0]比较。

如果a>=b，则agb=1’b1；反之agb=1’b0。

由于clk5>>clk0,从而agb能输出一段占空比稳定的信号（只持续1个或多个clk0周期），即产生1/4、2/4、3/4信号。

再如果s为高电平，则就能实现步进电机的细分输入。

不细分：如果s为低电平，则mux2to1选通由dec2送来的非细分信号dataa[3:0]，从而实现步进电机的非细分输入。

51单片机驱动步进电机的方法一、步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，广泛应用于各种自动化设备中。

其工作原理是，当一个脉冲信号输入时，电机转动一个步距角，从而实现电机的精确控制。

二、51单片机驱动步进电机的方法1、硬件连接需要将51单片机与步进电机连接起来。

通常，步进电机需要四个引脚，分别连接到单片机的四个GPIO引脚上。

同时，还需要连接一个驱动器来提高电机的驱动能力。

2、驱动程序编写接下来，需要编写驱动程序来控制步进电机的转动。

在51单片机中，可以使用定时器或延时函数来产生脉冲信号，然后通过GPIO引脚输出给电机。

同时，还需要设置电机的步距角和转向，以保证电机的精确控制。

3、示例程序以下是一个简单的示例程序，用于演示如何使用51单片机驱动步进电机：cinclude <reg52.h> //包含51单片机的头文件sbit motorPin1=P1^0; //定义连接到P1.0引脚的电机引脚sbit motorPin2=P1^1; //定义连接到P1.1引脚的电机引脚sbit motorPin3=P1^2; //定义连接到P1.2引脚的电机引脚sbit motorPin4=P1^3; //定义连接到P1.3引脚的电机引脚void delay(unsigned int time) //延时函数unsigned int i,j;for(i=0;i<time;i++)for(j=0;j<1275;j++);void forward(unsigned int step) //正转函数motorPin1=0;motorPin2=0;motorPin3=0;motorPin4=0; //清零电机引脚delay(step); //延时一段时间motorPin1=1;motorPin3=1;motorPin2=0;motorPin4=0; //设置转向和步距角delay(step); //延时一段时间void backward(unsigned int step) //反转函数motorPin1=0;motorPin2=0;motorPin3=0;motorPin4=0; //清零电机引脚delay(step); //延时一段时间motorPin2=1;motorPin4=1;motorPin3=0;motorPin1=0; //设置转向和步距角delay(step); //延时一段时间void main() //主函数unsigned int step=1000; //设置步距角为1000微步forward(step); //正转一圈backward(step); //反转一圈while(1); //循环等待，保持电机转动状态在这个示例程序中，我们使用了四个GPIO引脚来控制步进电机的转动。

课程设计任务书设计题目：微机步进电机控制系统设计设计目的：1.巩固和加深课堂所学知识；2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力；3.通过步进电机控制系统设计与制作，深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速度、启/停的控制。

设计任务及要求：（在规定的时间内完成下列任务）任务：控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。

按下开关SW1时启动步进电机，按ESC键停止工作。

采用循环查表法，用软件来实现脉冲循环分配器的功能对步进电机绕组轮流加电。

要求对题目进行功能分析（四项功能：快速顺时针旋转，慢速顺时针旋转，快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转），进行步进电机远程控制系统硬件电路设计，画出电路原理图、元器件布线图、实验电路图；绘制程序流程图，进行步进电机控制程序设计（采用8086汇编语言）；系统调试、运行，提交一个满足上述要求的步进电机控制系统设计。

时间安排：(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行)具体要求：设计报告撰写格式要求（按提供的设计报告统一格式撰写），具体内容如下：①设计任务与要求②总体方案与说明③硬件原理图与说明④实验电路图与说明⑤软件主要模块流程图⑥源程序清单与注释⑦问题分析与解决方案（包括调式记录、调式报告，即在调式过程中遇到的主要问题、解决方法及改进设想）；⑧小结与体会附录：①源程序（必须有简单注释）②使用说明③参考资料指导教师签名： 08年12月01日教研室主任（或责任教师）签名：年月日目录第1章需求分析11.1课程设计题目11.2步进电机介绍11.3课程设计任务及要求11.4软硬件运行环境及开发工具1第2章概要设计22.1设计原理及实现方法22.1.1 步进电机控制原理22.1.2微机步进电机控制系统原理图22.1.3 运行方式与方向的控制——循环查表法32.1.4步进电机的启/停控制——设置开关42.2微机步进电机控制系统设计流程图4第3章详细设计53.1 硬件设计与实现53.2软件设计53.2.1正向慢转子程序53.2.2正向快转子程序63.2.3反向慢转子程序63.2.4反向快转子程序63.2.5长延时子程序73.2.6短延时子程序7第4章系统调试与操作说明74.1系统调试74.2 操作说明8第5章课程设计总结与体会8参考文献8附录微机步进电机控制系统源程序9第1章需求分析1.1课程设计题目微机步进电机控制系统设计1.2步进电机介绍步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移和线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件。

基于细分控制的步进电机驱动器的设计步进电机驱动器是一种常用于精密控制系统的电机驱动器，其通过精确的细分步进来控制电机的位置和速度。

在设计步进电机驱动器时，需要考虑到多个因素，包括电机的规格、细分控制的方式、控制信号的生成和电机保护等。

以下是一个基于细分控制的步进电机驱动器设计的详细说明。

首先，我们需要选择合适的步进电机作为驱动器的核心。

步进电机的规格包括相数、相电流、步距角等。

根据实际需求和应用场景选择合适的步进电机，一般需要考虑到负载要求、精度要求和速度要求等因素。

接下来，我们需要设计细分控制的方式。

细分控制是通过改变驱动器的控制信号来实现的，常见的细分控制方式有全步进控制、半步进控制和微步进控制。

全步进控制是最简单的控制方式，步进角为1.8°；半步进控制将相邻的全步进位置再二分，步进角为0.9°；微步进控制是最精确的控制方式，它可以将步进角细分到更小的角度，如0.18°或更小。

选择细分控制方式需要根据实际需求和精度要求来决定。

控制信号的生成是步进电机驱动器设计中的一个重要环节。

我们可以使用微处理器或专用的步进电机控制芯片来生成控制信号。

控制信号的频率和脉宽决定了步进电机的速度和位置。

通过调整脉冲频率和脉冲宽度，可以实现对步进电机的精确控制。

同时，还可以使用加速和减速算法来实现步进电机的平滑运动。

在设计步进电机驱动器时，还需要考虑到电机的保护机制。

步进电机在工作时可能会产生过大的热量，因此需要设计合理的散热系统来降低电机温度。

此外，还需要考虑到过流、过压和过载等故障保护功能，以保护电机和驱动器的安全。

综上所述，基于细分控制的步进电机驱动器的设计需要考虑到电机规格的选择、细分控制方式的确定、控制信号的生成和电机保护等多个因素。

通过合理设计和调整参数，可以实现对步进电机的精确控制，满足不同应用需求。

同时，还需要注意安全保护和散热等问题，以确保步进电机驱动器的稳定运行。

目录1 前言 ....................................................2 方案设计 (1)2．1任务 (1)2．3技术方案与论证 (1)3 电路设计3．1系统电路原理......................................................3．2主要元器件选择 ....................................................3．3单元电路设计 ...................................................... 4程序设计................................................4．1系统程序流程 ......................................................4．2系统程序设计 ...................................................... 5．系统仿真5．1 系统仿真5．2 系统仿真结果分析6 总结与体会 (22)参考文献资料 (23)第1章方案设计1.1设计任务1.1.1设计要求(1)用带中断行列式键盘作为数据和暂停等功能的输入(2)七段数码管显示当前步进电机的运行状态(3)采用集成芯片作为步进电机的驱动电路(4)使用PROTEUS软件对程序进行仿真和调试1.1.2设计任务(1)根据设计要求划分功能模块(2)编程实现模块要求(3)根据模块画出总电路图(4)画出模块程序流程图(5)编写整个源程序代码(6)PROTEUS仿真与调试1.2方案设计与论证1.2.1总体方案论证与比较方案一、采用AT89C51单片机作为整机的控制单元。

以AT89C51单片机为核心的控制电路，采用模块化的设计方案，使用行列式键盘作为数据的输入、数码管做数据的输出显示、以L298作为驱动控制步进电机，实现步进电机进行正转、反转、暂停、继续。

步进电机驱动的小车电气控制系统设计一、引言随着电动车辆的普及和需求的增加，电动车辆的电气控制系统设计变得越来越重要。

步进电机驱动的小车电气控制系统设计是其中的一部分。

本文将介绍步进电机驱动的小车电气控制系统设计的基本原理、功能设计和系统优化。

二、基本原理步进电机是一种通过“脉冲”信号驱动的电机，其每次接收到一个脉冲信号，就转动一个步距角。

步进电机驱动的小车电气控制系统设计的基本原理是通过控制步进电机接收到的脉冲信号的频率和方向来实现小车的运动控制。

三、功能设计1.控制器设计控制器是小车电气控制系统的核心部分，通过控制器来生成脉冲信号，并控制步进电机的转动。

控制器可以是微控制器或者PLC等，具体选择取决于实际需求和系统复杂度。

控制器需要根据小车的运动需求和位置反馈信息来控制步进电机的转动。

2.电源设计电源是小车电气控制系统的基础，需要提供稳定可靠的电源供电。

根据步进电机的工作电压和电流要求，选择合适的电源。

3.输入设备设计输入设备用于通过用户的操作指令来控制小车的运动，可以是按钮、键盘等。

输入设备需要与控制器连接，将用户的操作指令发送给控制器。

4.输出设备设计输出设备用于将小车的运动状态反馈给用户，可以是LED灯、液晶显示屏等。

输出设备需要与控制器连接，接收控制器的输出信号，并将其显示给用户。

5.通信模块设计通信模块用于将小车的运动状态发送给其他设备，可以是串口、以太网等。

通信模块需要与控制器连接，接收控制器的输出信号，并将其通过通信接口发送出去。

四、系统优化系统优化是小车电气控制系统设计的一个重要环节，可以通过以下几个方面来实现系统优化。

1.电路设计优化通过合理设计电路，减小电阻、电感和电容的损耗，提高系统的效率和稳定性。

2.控制算法优化通过优化控制算法，提高系统的响应速度和精度，实现更精确的运动控制。

3.故障检测和故障处理设计故障检测和故障处理机制，及时检测和处理系统中的故障，保障系统的安全运行。

步进电机系统开发方案
步进电机是一种通过控制电流大小和方向来驱动转子旋转的电机，它具有定位精度高、控制简单、响应迅速等优点，因此在许多自动化控制系统中得到了广泛应用。

步进电机的系统开发方案主要包括硬件设计和软件编程两个方面。

首先是硬件设计方面，主要需要设计电机驱动电路、控制器和电源等。

1. 电机驱动电路：根据步进电机的特性，采用适当的驱动方式，如全步进驱动、半步进驱动或微步进驱动。

电机驱动电路可以选择使用集成驱动芯片，也可以使用离散元件组成的驱动电路。

2. 控制器：设计一个控制器来控制步进电机的运动，通常采用单片机作为控制器，通过读取传感器的反馈信号确定电机的位置，并根据预定的控制算法来驱动电机旋转。

3. 电源：选择合适的电源供应步进电机系统，电源的稳定性和功率大小需要满足电机系统的需求。

其次是软件编程方面，主要包括控制算法的设计和编程实现。

1. 控制算法设计：根据步进电机的运动特性和系统需求，设计合适的控制算法，确定电机应该如何旋转以达到预定位置。

2. 程序编写：使用编程语言编写程序，在控制器上实现控制算法。

程序需要读取传感器数据、控制驱动电路以及与外部设备进行通信。

最后是整体系统测试和调试。

进行系统集成后，需要进行综合测试，验证硬件和软件的功能正常，并且达到了预期的性能要求。

如果发现问题，需要进行调试和优化，直到系统能够稳定
可靠地运行。

在步进电机系统的开发过程中，需要充分考虑各个组件之间的配合和协作，选用合适的硬件和软件设计方案，并进行系统测试和调试，才能确保最终的步进电机系统性能优良、稳定可靠。