PIC单片机的步进电机控制系统设计
PIC单片机电机控制系统综合实验
实验内容
用PROTELDXP中设计12V直流电机的驱动电路的原 理图及布线图,主要的驱动元件为IRF520N； 对电路板进行焊接和调试,完成实验电路板制作； 编制程序实现位检测与中断方式读取A/D转换结果 的方法； 编制通过A/D转换结果调节PWM占空比并用其控制 电机转速的程序编制； 在实验室进行直流电机的驱动实验,通过A/D转换 及PWM调节实现不同转动速度控制,并通过示波器 及相关仪器观察实验过程及结果变化；
实验电路
实验设备
PIC16F877A单片机DEMO1演示板； MPLAB－ICD仿真器； PC机一台和MPLAB－ICD形成一个单片机开 发平台； 电脑风扇电机、IRF520N功率管； Tektronix TDS2012型示波器,100MHz,双 通道输入,用来观测信号； DH1718G-4 WYK305直流稳压电源,用来模 拟车上的蓄电池,驱动电机电源； 电工工具及数字万用表等；
实验步骤
在完成电路设计、程序编制的基础上，调节PC机 与Mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPLAB-ICD2的连接情况，编译连接程序； 连接电路，调节电位器，通过Watch窗口观察A/D 结果(比较中断与位测试方法）； 调试PWM输出初始化为1KHz占空比50%脉冲；并用 A/D转换结果控制占空比，通过示波器观察调试过 程； 连接电机驱动的控制电路，旋转电位器，观察电 机转速的变化，并通过示波器观察PWM输出、通过 驱动电源观察通过电机电流的变化、通过D端口发 光二极管观察A/D转换结果； 改变PWM频率，重复上述步骤，观察结果。
单片机应用技术
PIC单片机 电机控制系统综合实验
电机控制系统综合实验
• 实验目的 • 实验电路 • 实验设备 • 实验内容 • 实验步骤 • 注意事项 • 实验报告 • 参考资料
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现一、本文概述本文旨在探讨基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现。
随着自动化技术的快速发展，步进电机在各种机械设备中得到了广泛应用，如打印机、机器人、数控机床等。
步进电机控制系统作为其核心组成部分，对于提高设备的运行精度和稳定性具有重要意义。
因此，本文将对基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、硬件组成、软件编程等方面进行详细阐述，并通过实验验证系统的可行性和有效性。
本文将对步进电机的基本原理和控制方式进行介绍，为后续系统的设计奠定基础。
将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的硬件组成，包括单片机、步进电机驱动器、电源电路等关键部件的选型与连接。
在此基础上，本文将深入探讨步进电机控制系统的软件编程，包括控制算法的实现、驱动程序的编写等。
本文将通过实验验证基于单片机的步进电机控制系统的性能，分析其优缺点，并提出改进方案。
通过本文的研究，可以为步进电机控制系统的设计提供理论支持和实践指导，推动步进电机在自动化领域的应用发展。
本文的研究也为基于单片机的其他控制系统设计提供了有益的参考和借鉴。
二、步进电机及其工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度与输入的脉冲数成正比，因此也被称为脉冲电机。
步进电机不同于传统的交流或直流电机，其不需要依靠外部电源进行连续供电，而是通过接收一系列离散的脉冲信号，以固定的步长进行旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是由多个电磁铁组成的环形结构，每个电磁铁对应一个特定的步进角度。
而转子则是一个永磁体，它在电磁铁的磁场作用下进行旋转。
当定子上的电磁铁按照特定的顺序和时序进行通电和断电时，转子就会按照固定的步长进行旋转。
步进电机的工作原理可以简单概括为“磁阻最小原理”。
当定子上的电磁铁通电时，会在其周围产生磁场，转子上的永磁体在磁场的作用下会受到力矩的作用，从而发生旋转。
当转子旋转到某个位置时，其上的永磁体与定子上的电磁铁之间的磁阻达到最小，此时转子就稳定在该位置。
基于PIC单片机的步进电机运动控制器
１ ６ ＶＣＣ ６
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图 ２ 运 动 控 制器 的基 本 硬 件 电路
实现各种 功能 ， 具体 分配如 下 ： Ａ 口中的 Ｒ ０作 为 Ｒ Ａ Ａ Ｄ检测 输 入 口 ， 他 引脚 作 为 开关 信 号 的接 口 ； ／ 其
５ ・ ４
焊接设 备
陈 桂 顺 等 ： 于 Ｐ Ｃ单 片 机 的 步 进 电 机运 动控 制器 基 Ｉ
第 ４期
式 ， 用 ４ＭＨ 选 ｚ晶体振荡 器 和两个 ｌ Ｆ电容 ， 晶 ５ Ｐ 将
体 振荡器 和两－ 电容连 到 Ｏ Ｃ 和 Ｏ Ｃ ｔ 、 Ｓ１ Ｓ ２引 脚 上 ， 结
Ｓ１ 一 Ｓ ＴＡＲ Ｔ Ｓ ２ ＡＵＴ０
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＋ ５Ｖ
ＲＢ６ Ｐ ＧＣ ， ３ ８ Ｒ１ ５ ３ ３ ７ Ｒ ２ ＡＮ２ Ｖｒ ｆ／ Ａ ／ ／ ｅ －ＣＶｒ ｆ ＲＢ４ ｅ ３ ６ ＲＡ３ ＡＮ３ Ｖｒ ｆ ／ ／ ｅ ＲＢ３ Ｐ ＧＭ ／ ３ ５ ＲＡ４ ＴＯ ／ ＣＫＩＣ１ ／ ＯＵＴ ＲＢ２ ＲＡ５ ＡＮ４ Ｓ ／ Ｏ ＵＴ ／ ／ Ｓ Ｃ２ ＲＩ ３ ３ ４ １ ＶＤＤ ＲＢ０ Ｉ ３ ／ＮＴ ３ ｌ ９ ＶＤＤ ＲＤＯ ＶＳ Ｓ ＶＳＳ ＯＳＣ１ＣＬ １ ／ Ｋ ＯＳ ／ Ｃ２ ＣＬＫＯＵＴ
焊 设 接备
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第 １ ４卷
能 通 过控 制 器 自带 的 Ｌ Ｄ实 时显 示 ， 能 通 过 串 Ｃ 也 口由上位 机 显示 ， 使用 户可 直接 观察 电机 当前 的运
基于PIC单片机的步进电动机控制系统设计
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图 １ 步进 电动机驱动 电源方框 图
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在 步 进 电 动机 的实 际运 行 过 程 中 ， 由加 速度 频 率 特性 可得 ， 如果 运 行频 率大 于起 动频 率 时 ， 进 电 步 动 机会 发生 失 步 现象 。同样 ， 当运 行 频 率 突 然停 止 时， 步进 电动机会 由于惯性 作 用产 生过 冲现 象 ， 造成 位 置不 精确 。如 果 频 率 过低 ， 进 电动 机 的 速度 又 步 会 太慢 。所 以加 减速 过程 控制 的好 坏 直接决 定 了步 进 电动 机 的控制 精度 。在 不发 生失 步 和过 冲现 象 的 前 提下 ， 步进 电动 机 从 一 个 位 置 快 速精 确 地 移 动 使
对步进电动机的速度和位置控制 。较好地 解决了步进 电动机运动 过程 中存在 的失 步 、 冲等现象 ， 出了控制 系统 过 给
的主要硬件 电路及软件 的设计 ， 并利用 ｃ语 言实 现了 ＰＣ单 片机对 步进电动机 的精确控制 。 Ｉ
关键词 ： 步进 电动机 ； 查表法 ； 参数法 ； 速度 ； 位置 ；Ｉ １Ｆ ７ ＰＣ ６ ８７
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｅ ｐ ｒｍｏｏ ；ｏ ｋ ｕ ａ ｌ ｔ ｏ ｐ ｒ ｍｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｅ ｄ； ｏ ｉ ｏ Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔｐ ｅ ｔ ｒ ｌ ｏ － ｐ ｔ ｂ ｅ ｍｅｈ ｄ； ａ ａ ｔ ｃ ｍｅ ｈ ｄ； ｐ ｅ ｐ ｓｔ ｎ； Ｉ ６ ８ ７ ｉ ｉ
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基于单片机的步进电机控制系统的设计
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。
步进电机的单片机控制系统的设计
步进电机的单片机控制系统的设计一、本文概述随着工业自动化的快速发展，步进电机作为一种重要的执行元件，在精密控制、定位、速度调节等领域得到了广泛应用。
单片机作为一种集成度高、控制灵活、成本较低的微控制器，成为了步进电机控制的核心。
本文将详细介绍步进电机的单片机控制系统的设计，包括系统的硬件组成、软件设计以及实现的功能。
通过本文的学习，读者将能够掌握步进电机控制的基本原理和方法，了解单片机在步进电机控制中的应用，为实际工程应用提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍步进电机的基本工作原理和分类，以及单片机控制系统的总体设计方案。
接着，详细阐述硬件设计中的关键问题，包括步进电机的驱动电路、单片机的选型与外围电路设计等。
在软件设计部分，将介绍步进电机的控制算法、程序流程以及关键代码的实现。
通过实例分析，展示单片机控制系统在步进电机控制中的实际应用效果。
本文旨在为从事工业自动化、电机控制、单片机应用等领域的读者提供一份全面、实用的参考资料，同时也为相关领域的研究人员和工程师提供有益的借鉴和启示。
二、步进电机的工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度是离散的，而不是连续的。
步进电机的旋转角度由输入到电机的脉冲数量决定，因此，步进电机也被称为脉冲电机。
步进电机的主要特点是可以实现精确的角度控制，因此在许多需要高精度定位的应用中得到了广泛应用。
步进电机的工作原理基于电磁效应。
电机内部通常包含多个电磁线圈，每个线圈对应一个特定的磁极。
当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场会与电机内部的永磁体相互作用，使电机转动。
通过改变电流的方向和顺序，可以控制电机的转动方向和角度。
步进电机的转动通常被分为几个步骤，每个步骤对应一个脉冲信号。
例如，一个四相步进电机通常会被分为四个步骤，每个步骤对应一个90度的旋转。
当电机接收到一个脉冲信号时，它会转动到下一个步骤，从而实现精确的角度控制。
为了实现步进电机的精确控制，需要使用单片机等控制器来生成脉冲信号。
基于单片机的步进电机控制电路设计
基于单片机的步进电机控制电路设计
步进电机是一种应用广泛的电机，它的控制方式是通过逐步改变电流来驱动电机转动。
基于单片机的步进电机控制电路设计可以使步进电机的控制更加精确、方便和自动化。
下面将介绍一下如何设计一台基于单片机的步进电机控制电路。
首先，我们需要选择合适的单片机。
对于步进电机控制，需要一个I/O口数目足够的单片机，并且要求计算速度快、性能稳定。
常用的单片机有AT89C51、AVR、PIC、STM32等，其
中STM32拥有强大的计算能力和外设支持，非常适合用于步
进电机控制电路的设计。
接下来，我们需要考虑步进电机的驱动方式。
步进电机可以采用全步进或半步进两种方式驱动。
全步进控制方式会让电机一步步转动，步距为180度，转速慢但精确度高，而半步进控制方式可以让电机先半步，再进入全步进控制，提高了转速同时又保持了较高的精度。
最后，我们需要设计电路连接和代码编写。
在电路连接方面，需要将单片机输出引脚和驱动芯片的控制引脚相连，同时将驱动芯片输出端和电机的相应引脚相连。
在代码编写方面，需要根据所选单片机的指令集来编写步进电机控制引脚输出的程序，实现步进电机转速和方向的控制。
综上所述，基于单片机的步进电机控制电路设计需要选取合适的单片机，选择合适的步进电机驱动方式，并根据电路连接和
代码编写来实现电机的精确控制。
这样设计出的步进电机控制电路可以应用于各种机械设备控制，使之更加智能化和自动化。
基于单片机的步进电机控制系统设计与实现
基于单片机的步进电机控制系统设计与实现1. 本文概述随着现代工业自动化水平的不断提高，步进电机因其高精度、易控制等特点，在各个领域得到了广泛应用。
本文旨在设计并实现一种基于单片机的步进电机控制系统，以实现步进电机的精确控制和高效运行。
本文首先对步进电机的原理和工作特性进行了详细分析，然后选择了合适的单片机作为控制核心，并设计了系统的硬件和软件部分。
在硬件设计方面，本文详细介绍了电源模块、驱动模块、信号处理模块等关键部分的设计与实现在软件设计方面，本文阐述了系统控制算法的设计和程序流程的实现。
通过实验验证了系统的稳定性和可靠性，并对实验结果进行了详细分析。
本文的研究成果对于提高步进电机控制系统的性能，促进工业自动化技术的发展具有重要的理论和实际意义。
2. 步进电机原理及特性步进电机是一种电动机，它将电脑指令转换为机械运动，每接收到一个脉冲信号就转动一个步距角。
这种电机的主要特点是其“步进”功能，即它可以在没有反馈系统的情况下，通过控制脉冲的数量和频率来精确控制旋转的角度和速度。
步进电机的工作原理基于电磁学，它通过施加脉冲电流到电机的线圈上来产生旋转力矩。
电机内部有多个线圈，它们按一定的顺序被激活，产生磁场，这个磁场与永磁体相互作用，从而推动电机的转子转动。
每个线圈的激活对应一个步距角，通过控制线圈的激活顺序和时间，可以实现精确的角度控制。
精确控制：步进电机能够精确地控制旋转的角度和速度，这对于需要精确定位的应用场景非常重要。
无需反馈系统：与伺服电机不同，步进电机不需要外部反馈系统来控制位置，这简化了控制系统的设计。
低速度时的高扭矩：步进电机在低速时能提供较高的扭矩，适合于需要大扭矩但速度不高的场合。
控制简便：步进电机的控制通常只需要简单的数字信号，易于与微控制器或单片机接口。
速度与扭矩的可调性：通过改变脉冲频率和电流大小，可以调整步进电机的转速和扭矩。
失步问题：在高速或高负载的情况下，步进电机可能会出现失步现象，即电机的实际位置与控制信号指示的位置不同步。
基于单片机的步进电机控制系统设计
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。
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现一、引言步进电机是一种特殊的电动机，它以步进方式运行，每次接收到一个脉冲信号时，电机转动一个固定的角度，因此步进电机广泛应用于各种自动化设备和机械领域。
而为了使步进电机能够准确控制，需要设计一个稳定可靠的步进电机控制系统。
本文基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现，主要是通过编程控制单片机来实现步进电机的精确运行控制。
二、步进电机原理简介步进电机是一种由定子线圈和转子磁极组成的电机，通过电流的变化来产生力矩，驱动转子旋转。
在步进电机内部，转子旋转的步长是固定的，通常为1.8°，也就是每接收到一个脉冲信号，电机转动一个步长。
因此，通过控制脉冲信号的频率和次数，可以实现步进电机的准确旋转。
三、步进电机控制系统设计1. 硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括步进电机驱动电路和单片机控制电路。
（1）步进电机驱动电路设计：步进电机驱动电路常用的是双H桥驱动电路，这种电路可以控制电机的正转和反转以及停止。
具体设计时，需要选用合适的双H桥驱动芯片，并根据步进电机的电压和电流要求，设置电流补偿电阻。
通过电流补偿电阻的调整，可以使步进电机实际工作电流与设定电流一致，保证电机的正常运行。
（2）单片机控制电路设计：选用适合的单片机，如常用的51系列单片机。
单片机需要通过编程控制脉冲信号的频率和次数，从而实现对步进电机的控制。
因此，需要设计适应的时钟电路、控制信号输出电路以及电源电路。
同时，还需要将单片机与步进电机的驱动电路进行连接，实现单片机对电机的控制。
2. 软件设计步进电机控制系统的软件设计主要包括单片机的程序设计和脉冲信号的生成设计。
（1）单片机程序设计：首先，需要初始化配置单片机，包括时钟设置、IO口功能配置等。
然后，通过编写相应的代码，实现对步进电机控制信号的生成和输出。
这需要根据电机的旋转方向和步数要求，编写相应的控制程序，控制脉冲信号的输出频率和次数。
PIC与步进电机控制课程设计
PIC与步进电机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解PIC微控制器的原理与结构，掌握其编程基础；2. 使学生了解步进电机的原理、特性及应用场景；3. 帮助学生掌握步进电机与PIC微控制器之间的接口技术及其控制方法。
技能目标：1. 培养学生运用C语言对PIC微控制器进行编程的能力；2. 培养学生设计简单的步进电机控制系统，提高实际操作与调试技能；3. 培养学生通过查阅资料、分组合作解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子控制技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生的团队合作意识，学会倾听、尊重、协作和分享；3. 增强学生的环保意识，使其关注可持续发展。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导他们通过实践探索，提高解决实际问题的能力。
将目标分解为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. PIC微控制器原理及编程基础：- 微控制器概述与PIC微控制器选型；- PIC微控制器内部结构及工作原理；- C语言编程基础，如数据类型、运算符、控制语句等；- PIC微控制器编程环境搭建与程序下载。
2. 步进电机原理与特性：- 步进电机工作原理及分类；- 步进电机的性能参数与选型；- 步进电机驱动原理及控制方法。
3. 步进电机与PIC微控制器的接口技术：- 步进电机驱动器与微控制器接口电路设计；- 控制程序编写，实现步进电机的速度、方向控制；- 接口调试与故障排查。
4. 实践项目：- 设计一个简单的步进电机控制系统，如智能小车、绘图仪等；- 分组实践，进行系统调试与优化；- 撰写实践报告，总结经验与教训。
教学内容依据课程目标制定，强调理论与实践相结合。
按照教学大纲，分阶段、系统地组织教学内容，确保学生能够逐步掌握相关知识，为实践项目打下坚实基础。
教学内容与教材紧密关联，便于教师指导和学生学习。
三、教学方法1. 讲授法：- 对于PIC微控制器原理、步进电机基础知识和接口技术等理论性较强的内容，采用讲授法进行教学，使学生能够快速掌握基本概念和原理。
pic步进电机课程设计
pic步进电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解步进电机的原理与结构，掌握其运行特性。
2. 学生能够运用物理知识，解释步进电机的工作过程，了解其与电路的连接方式。
3. 学生能够掌握步进电机的控制方法，了解其应用领域。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行步进电机的选型，设计简单电路。
2. 学生能够通过实际操作，掌握步进电机的调试与维护方法。
3. 学生能够运用步进电机完成特定任务，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理学科的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生能够认识到步进电机在科技领域的重要作用，增强科技创新意识。
3. 学生能够通过团队协作，培养沟通、合作能力，形成良好的团队精神。
4. 学生能够关注步进电机在现实生活中的应用，提高对科技与生活的认识。
本课程针对高年级学生，结合物理知识与实际操作，以提高学生的理论素养和实践能力为目标。
课程性质为理论实践相结合，注重培养学生的动手操作能力和科技创新意识。
在教学过程中，要求教师关注学生的个体差异，充分调动学生的积极性，引导学生主动探究，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，学生将能够掌握步进电机的基本知识与技能，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 步进电机原理与结构：介绍步进电机的定义、分类、工作原理及结构组成，结合教材相关章节，让学生深入了解步进电机的运行机制。
- 教材章节：第二章《电机与驱动》第三节“步进电机”2. 步进电机运行特性：分析步进电机的运行参数，如步距角、转速、扭矩等，以及影响这些参数的因素。
- 教材章节：第二章《电机与驱动》第四节“步进电机的运行特性”3. 步进电机控制方法：讲解步进电机的控制原理，包括开环控制与闭环控制，以及常见的控制算法。
- 教材章节：第三章《电机控制》第一节“步进电机控制基础”4. 步进电机选型与电路设计：指导学生如何根据实际需求选择合适的步进电机，并进行电路设计。
- 教材章节：第三章《电机控制》第二节“步进电机的选型与应用”5. 步进电机调试与维护：介绍步进电机的调试方法、注意事项以及日常维护保养知识。
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现摘要：步进电机是一类广泛应用于工业自动化领域的电动机，其特点是精度高、响应速度快。
本文基于单片机，设计并实现了一种步进电机驱动控制系统。
该系统通过单片机对步进电机进行精确控制，实现了步进电机的定位、速度调节、方向控制等功能。
通过实验验证，该系统能够有效地控制步进电机的运动，具有一定的实用价值。
1. 引言步进电机是一种在工业自动化领域广泛应用的电动机，其由于具有精确控制、自带位置反馈和无需增量编码器等特点，被广泛应用于数控机床、纺织机械、印刷机械等领域。
而基于单片机的步进电机驱动控制系统，能够通过软件控制实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性。
2. 步进电机的原理步进电机是一种能够按照预定的步长进行旋转的电动机。
其根据不同的工作原理可分为磁力转矩型和磁场转动型两种。
在本系统中我们选择了磁场转动型步进电机。
3. 单片机的选择本系统采用了XX型单片机，并结合其特点设计了相应的步进电机驱动控制系统。
4. 步进电机驱动电路设计步进电机驱动电路是实现步进电机精确控制的关键，本系统采用了XX电机驱动芯片，并参照其驱动电路设计了电路。
5. 程序设计通过单片机的软件控制，可以实现对步进电机的各项参数进行调节和控制。
本系统通过编程控制实现了步进电机的定位、速度调节和方向控制等功能。
6. 系统实现与实验结果经过系统的实现和实验验证，本系统能够有效地控制步进电机的运动。
实验结果表明，该系统具有较高的精确度和稳定性。
7. 总结与展望通过本文对基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现，我们得出了以下结论：本系统通过单片机实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性和可行性。
然而，本系统还存在一些问题和不足之处，例如在特定条件下，步进电机可能出现失步现象等。
因此，未来可以进一步完善该系统，并结合实际应用场景进行优化，提高系统的精确度和稳定性。
基于单片机的步进电机控制系统的设计
本科毕业设计基于单片机的步进电机控制系统的设计摘要随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。
步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。
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。
本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。
其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。
系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。
本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。
系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。
关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动Design of the Stepping Motor Control System Based on SCMQiu Haizhao(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields.Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle.This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module.This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use.Key words: SCM stepper LCD keyboard driver目录1 前言...............................................................0籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
基于PIC单片机的步进电机位置控制系统设计
基于PIC单片机的步进电机位置控制系统设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：编号本科生毕业设计基于PIC单片机的步进电机位置控制系统设计Stepping Motor position control system design based on thePIC Microcomputer学生姓名石懂专业电子信息工程学号040411520指导教师白雪梅学院电子信息工程学院2008 年 6 月本文介绍了步进电机工作原理以及各项指标参数，分析了单片机控制步进电机的方法。
系统采用了单片机与步进电机串行控制方案，采用旋转编码器对系统的精确度进行衡量。
以PIC单片机作为步进电机的控制器，实现步进电机的运动。
硬件结构由串行显示电路、键盘接口电路、电机驱动电路等构成。
软件采用模块化设计,通过调用一系列子程序,如中断，键盘扫描，串行显示等实现步进电机三相单四拍、双四拍和单、双八拍的运行。
给出了硬件原理图、编程流程图和软件程序.关键字：步进电机 PIC单片机硬件接口电路ABSTRACT.Key words：Stepping motor；PIC microcomputer;Hardware interface circuit第一章概述 (1)1。
1课题背景 (1)1.2单片机应用发展简介 (1)1.3主要研究工作 (2)第二章步进电机原理及驱动 (4)2.1步进电机的工作原理 (4)2.2步进电机的驱动 (7)2.2。
1步进电机的驱动方式 (7)2。
2.2步进电机的驱动特点 (8)2。
2.3步进电机驱动器的直流供电电源的确定 (12)2.3步进电机控制系统构成 (12)第三章单片机控制步进电机的方法 (14)3。
1步进电机控制方法 (14)3.1.1 串行方式 (14)3.1。
2 并行方式 (15)3.2PIC单片机介绍 (15)3.2.1 PIC单片机介绍 (15)3.2.2 PIC系列单片机的结构 (15)3。
PIC单片机控制步进电机源程序
PIC单片机控制步进电机源程序PIC 单片机控制步进电机源程序; STEP_3.ASM (12C508 / 12C509);; Controls a stepping motor driver on GPIO bits 4, 2, 1 and 0.;; The direction is controlled by a switch on GPIO bit 3. Bit 5 i s not used.;; (Typical drivers might include a ULN2803 Octal Driver, 2N2 222 or TIP122; transistors or power FETs. See Parallel Port Manual - Vol 1).;; Outputs patterns 0x01, 0x03, 0x02, 0x06, 0x04, 0x0c, 0x08, 0x09, 0x01,; .. in sequence to advance stepping motor in one direction. This is; achieved by causing INDEX to advance from 0 to 7, to 0, et c and; mapping the INDEX into a pattern which is then output on bits 4, 2, 1; and 0 of GPIO.;; Note that GPIO bit 3 is not used. Thus, prior to outputting, bit 3; of PATT is copied to the bit 4 position.;; Motor is advanced in the other direction by causing INDEXto move in; the opposite direction; 7 to 0 to 7, etc.;; Switch on GPIO, Bit 3 is read between each output to the s tepping; motor to determine whether INDEX is to be incremented ( 0-7, 0) or; decremented.;; The delay in between steps determines the speed of the st epper. In; this program it is 25 msecs.LIST P=PIC12C509__CONFIG 0EH ; MCLR - dis, CP - dis, WDT - dis, FOSC - int #include <c:\mplab\P12C509.INC>CONSTANT BASE_VAR=07HINDEX EQU BASE_VAR+0PATT EQU BASE_VAR+1LOOP1 EQU BASE_VAR+2 ; for timing loopLOOP2 EQU BASE_VAR+3ORG 000HMOVLW 080H ; GPWU disabled, GPPU enabled, other bits n ot usedOPTIONMOVLW B'101000'TRIS GPIO ; Bit 3 input, Bits 4, 2, 1 and 0 ouputsCLRF INDEX ; start INDEX at zeroREAD_SW:BTFSC GPIO, 3 ; read direction switchGOTO FORWARDGOTO REVERSEFORWARD:INCF INDEX, F ; increment the index MOVLW .8SUBWF INDEX, W ; and test if equal to 8 BTFSC STATUS, ZCLRF INDEX ; if at 8, set to 0GOTO ONE_STEPREVERSE:DECF INDEX, F ; decrement the index MOVLW 0FFHSUBWF INDEX, W ; test if at 0xFFBTFSC STATUS, ZGOTO REVERSE_1 ; if at FF, then reset to 7 GOTO ONE_STEPREVERSE_1:MOVLW .7MOVWF INDEXGOTO ONE_STEPONE_STEP:MOVF INDEX, W ; copy count into wCALL GEN_PATT ; returns the correct pattern in wMOVWF PATT ; save itBTFSS PATT, 3 ; move bit 3 to bit 4BCF PATT, 4BTFSC PATT, 3BSF PATT, 4MOVF PATT, WMOVWF GPIOCALL DELAY ; 25 msecsGOTO READ_SW;;;;;;GEN_PATT ; maps INDEX into appropriate stepping motor p atternMOVF INDEX, WADDWF PCL, F ; add w to the program counterRETLW 01H ; stepping motor patternsRETLW 03HRETLW 02HRETLW 06HRETLW 04HRETLW 0CHRETLW 08HDELAY: ; provides nominal 25 msec delayMOVLW .25MOVWF LOOP1 OUTTER: MOVLW .110 MOVWF LOOP2 INNER: CLRWDTNOPNOPNOPNOPNOPDECFSZ LOOP2, F GOTO INNER DECFSZ LOOP1, F GOTO OUTTER RETURNEND。
基于 PIC 单片机的步进电动机控制系统设计
基于 PIC 单片机的步进电动机控制系统设计童修伟【期刊名称】《微特电机》【年(卷),期】2012(40)10【摘要】Based on the mathematical models of speed and position of stepper motor, the speed and position control were designed takingPIC16F877 as core and using look-up table and parametric method, which avoided out of step and o-ver step in stepper motor motion. The main hardware circuit and software design were given. The precise control of stepper motor using PIC single-chip was realized by programming in C language.%在步进电动机速度、位置的数学模型基础上,设计了以PIC16F877为控制核心,采用查表法、参数法分别对步进电动机的速度和位置控制.较好地解决了步进电动机运动过程中存在的失步、过冲等现象,给出了控制系统的主要硬件电路及软件的设计,并利用C语言实现了PIC单片机对步进电动机的精确控制.【总页数】3页(P55-57)【作者】童修伟【作者单位】菏泽学院,山东菏泽274000【正文语种】中文【中图分类】TM383.6【相关文献】1.基于89C51单片机的步进电动机控制系统设计 [J], 李美艳2.基于PIC单片机的无刷直流电动机控制器设计 [J], 李胤昌3.基于单片机的步进电动机控制系统设计 [J], 李盾4.采用PIC单片机的电动机控制系统设计 [J], 董群华;林博;周莹梦5.基于PIC16F73/PIC16F873单片机的步进电机驱动器 [J], 孙荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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摘要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，具有快速启动和停止的特点。
其驱动速度和指令脉冲能严格同步，能实现正反转和平滑速度调节，因而被广泛应用于数模转换，速度控制和位置控制系统。
但是步进电机的驱动信号往往还是由专门的模拟芯片控制器或者信号发生器产生，缺乏灵活性和可靠性。
尤其在一些智能化要求较高的场合，用模拟芯片及信号发生器来控制步进电机有一定的局限。
而利用单片机进行脉冲控制，控制精度高，外围电路也比较简单，因此在工业应用场合，基于单片机的步进电机控制器应用广泛。
本设计采用PIC系列单片机作为步进电机控制系统的核心，实现了软件与硬件相结合的控制方法。
用软件代替脉冲分配器，达到了对步进电机的最佳控制。
采用单极性驱动电路对小功率步进电机进行驱动，电路简单，实用性好。
用LCD 显示屏对步进电机的预设工作状态进行动态显示，直观、明了。
关键词步进电机；PIC单片机；LCDAbstractStepper motor is a control-driven component which directly convert digital signal to angular displacement or linear displacement, with a rapid start and stop characteristics．The driving velocity of the stepper motor are strictly synchronous with instructions pulse, and can achieve positive and negative rotation and smooth speed adjustment, so it is widely used in digital-to-analog converter, speed control and position control system．However, the driving signals of stepper motor are often generated by a special controller of analog chip or signal generator, it is lack of flexibility and reliability．Especially in some occasions of higher intelligence, using analog chips and signal generator to control the stepper motor has some limitations．Because of its single-chip high-precision pulse and relatively simple peripheral circuits, so stepper motor controllers based on single-chip are widely used in industrial applications．The design uses a PIC MCU as the core of stepper motor control system, and a control method of combination of software and hardware is realized．We choose software instead of the Pulse Distributor to achieve the best control of the stepper motor．Unipolar drive circuit is used for driving low-power stepper motor, which is simple and really functional．LCD is used for dynamic displaying intuitively and clearly the state of the stepper motor．KeywordsStepper motor；PIC Microcontroller；LCD目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)第一章控制系统实现原理 (2)一、步进电机的分类和主要性能指标 (2)（一）步进电机的分类 (2)（二）步进电机的主要性能指标 (2)二、步进电动机的结构及工作原理 (3)（一）反应式步进电动机的结构及工作原理 (3)（二）混合式步进电动机的结构及工作原理 (4)（三）KP39M2-025型混合式步进电动机的工作方式 (5)（四）步进电动机的加减速 (6)三、液晶显示模块OCMJ48C (7)（一）带有中文字库图形点阵液晶显示模块的应用 (7)（二）OCMJ48C液晶显示模块的功能 (8)四、PIC单片机 (8)（一）PIC系列单片机的特点 (8)（二）PIC16F877单片机的结构 (9)第二章控制系统硬件设计 (12)一、控制系统总体概述 (12)二、控制系统的硬件电路 (12)（一）控制系统总体电路 (12)（二）单片机与步进电机接口驱动电路 (14)（三）单片机与LCD显示屏接口电路（8位并行模式） (14)（四）单片机与键盘接口电路 (15)三、步进电动机的选型 (16)四、开发平台MPLAB ICD简介 (16)第三章控制系统软件设计 (18)一、控制系统总流程图 (18)二、系统监控模块 (19)（一）系统监控模块流程图 (19)（二）步进电机转向设置子程序范例 (20)（三）步进电机转速设置 (21)三、键盘识别处理模块 (21)四、LCD显示模块 (22)五、控制信号产生模块 (23)（一）步进脉冲产生模块 (23)（二）系统中断模块 (24)（三）步进电机加减速模块 (25)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)绪论步进电机是机电控制中一种常用的执行机构。
它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，具有快速启动和停止的特点。
其驱动速度和指令脉冲严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。
它的运行速度和步距不受电源电压波动和负载的影响，而且由于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，在简易数控机床，数字绘图仪，点阵打印机，家用电器等大量角度、速度、位移控制系统中，得到了极其广泛的应用[1]。
但是步进电机的驱动信号往往还是有专门的模拟芯片控制器或者信号发生器产生，缺乏灵活性和可靠性。
尤其在一些智能化要求较高的场合，用模拟芯片及信号发生器来控制步进电机有一定的局限[2]。
而利用单片机进行脉冲控制，控制精度高，外围电路相对也比较简单，因此在工业应用场合，基于单片机的步进电机控制器应用广泛。
PIC系列8位单片机是美国Microchip Technology公司推出的精简指令集计算机（RISC）结构的嵌入式控制器，其硬件系统设计简洁，指令系统设计简练。
PIC系列单片机具有体积小，功能强，功耗低、设计开发灵活方便和价格低廉等特点，可以应用在数字化仪器仪表，自动测试和控制，智能化家用电器等领域[3]。
基于PIC单片机的上述特点，本设计采用PIC16F877单片机作为控制系统核心，具体介绍了一个步进电机运动控制系统的结构组成，既包括硬件设计，也有具体的软件实现。
该控制系统可实现如下功能：1．通过键盘可以设定步进电机的转速及转数（以整转为单位），2．通过键盘可以设定步进电机转向，3．键盘所设置的参数可以通过LCD 进行实时显示。
第一章控制系统实现原理一、步进电机的分类和主要性能指标（一）步进电机的分类步进电机可分为3大类1．反应式步进电动机反应式步进电动机的转子是有软磁材料制成的，转子中没有绕组，定子上有多相励磁绕组。
它的结构简单，成本低，步距角可以做的很小，一般为1.5度，但噪声和振动都很大[4]。
2．永磁式步进电动机永磁式步进电动机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。
它的输出转矩大，动态性能好。
转子的级数与定子的级数相同，所以步距角较大，一般为7.5度或15度。
需供给正负脉冲信号[4]。
3．混合式步进电动机混合式步进电动机综合了反应式和永磁式两者的优点，它的输出转矩大，动态性能好。
它又分为两相、三相和五相：两相步距角一般为 1.8度而五相步距角一般为0.72度。
这种步进电机应用最为广泛，也是本控制系统所选用的步进电动机[4]。
（二）步进电机的主要性能指标1．电机固有步距角它表示控制系统每发出一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。
电机出厂时给出了一个步距角的值，如本设计所选用的KP39HM2-025型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°，整步工作时为1.8°），即电机固有步距角。
它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正步距角和驱动器有关[5]。
2．步进电机的相数步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相，三相，四相，五相步进电机。
电机的相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°[5]。
3．电机的保持转矩保持转矩指电机各相绕组通额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转矩。
通常电动机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的变化而变化[5]。
4．启动频率启动频率又称突跳频率，是指步进电机能够不失步启动的最高频率，是步进电动机的一项重要指标。
负载启动频率与负载转矩即惯量的大小有关。
负载量一定，负载转矩增加，或负载转矩一定，负载惯量增加，都会使启动频率下降[5]。
5．运行频率步进电机启动后，控制脉冲频率连续上升而维持不失步的最高频率，称为运行频率。
通常给出的也是空载情况下的运行频率[5]。
二、步进电动机的结构及工作原理（一）反应式步进电动机的结构及工作原理1．反应式步进电动机的结构图1-1是一个三相反应式步进电机结构图。
从图中可以看出，它分为转子和定子两部分。
定子由硅钢片叠成。
定子上有6个磁极，每两个相对的磁极组成一对，共有三对。
每对磁极都缠有同一绕组，也即形成一相。
每个磁极内表面都分布着许多小齿，它们大小相同，间距相同。
反应式步进电动机运动的动力来自于电磁力，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率的位置即对齿的位置，并处于平衡状态。