基于单片机的步进电机控制器的设计论文
基于单片机的步进电机控制系统设计--毕业设计
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
基于单片机的步进电机控制系统设计
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；转动
第 1 页共 44 页
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
Design of The Control System of Step-motor
Abstract：The open—loop system which is composed by step-motor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices，and many other fields。
基于单片机的步进电机控制系统的设计开题报告
基于单片机的步进电机控制系统的设计
一、选题的背景和意义
当今工业控制的主流系统，是以微处理器为核心的控制系统，这种系统已经取代了常规的模拟检测、调节、显示、记录等仪器设备的系统，并且具有高度复杂的计算方法和处理方法，被控制对象的各种动态过程都能按照规定的方式和要求来运行。
一般步进电机控制器都用硬件来实现，比如市场上的一些脉冲分配器专用集成电路，这些集成电路体积小，驱动效率高，系统控制也比较稳定，可广泛用于要求高精度、高稳定性的设备中，但是这些驱动模块也有一些缺点：控制机理比较难掌握；品种少，价格高；部分模块只能用于特定场所实习专用功能。
而基于单片机的步进电机控制系统就能很好地解决这些问题：采用单片机的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用单片机的各种资源，能灵活的对步进电机进行控制，实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制，如果需改变控制要求，一般只需改变软件就能适应新的环境。这样的系统能运用于许多设备中，小到打印机，纸带输送机构，卡片阅读机，大到军用仪器，通信和雷达设备，航空航天工业的系统中。因而，对于单片机的步进电机控制系统的研究也就显得非常重要了。
二、研究目标与主要内容（含论文提纲）
1、本课题的研究目的之一就是设计一套硬件系统较简单、经济，但功能较为齐全，适应性强，操作方便，交互性强，可靠性高的步进电机控制系统。并且这套系统能够有机地把电子技术、单片机技术、电机的控制技术结合起来。
2、设计一套完整的步进电机H桥驱动电路，并通过理论、仿真的方法对所设计的驱动电路进行验证。
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的步进电机控制系统
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书（毕业论文）
题目：基于AT89C51单片机的步进
电机控制系统设计
学生姓名：
学号：
专业：自动化
班级：自动化06-3班
指导教师：
基于AT89C51单片机的步进电机控制系统
摘要
步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。
关键词：步进电机控制系统；调速；单片机
Based on AT89C51 Single-chip Computer
Stepping Motor Control System
Abstract
Stepping motor is a kind of digital control system components. It can achieve quick start-up, positive inversion, stopping and speed control, according to the control pulse. It has high precision step angle, and can be self-locking when it keeps still. As these characteristics, stepping motor in automatic control system, especially in the open loop control system has been widely applied.
基于单片机的步进电机控制系统设计方案
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
基于STM32的步进电机控制系统-自动化本科毕业设计
基于STM32的步进电机控制系统-自
动化本科毕业设计
本文简要介绍了自动化本科毕业设计的主题和目的，并概述了STM32步进电机控制系统的重要性和应用领域。
步进电机控制系统是现代自动化技术中的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如机械加工、电子设备、机器人控制等。该系统能够实现精确控制和位置定位。然而，传统的步进电机控制系统存在一些限制，如运行效率低、系统稳定性差等。因此，基于
STM32的步进电机控制系统应运而生。
本科毕业设计的主题是基于STM32的步进电机控制系统的设计与实现。通过使用STM32单片机，设计一个高效稳定的步进电机控制系统，能够实现精确的位置控制和运动控制。该系统具有较高的运行效率和稳定性，能够应用于各种自动化领域，提高生产效率和产品质量。
关键词：步进电机控制系统，STM32，自动化，本科毕业设计
步进电机是一种常见的电动机类型，具有特定的原理和工作方式。它在自动化领域有广泛的应用。本文将讨论步进电机的原理和工作方式，并介绍选择基于STM32的步进电机控制系统作为本科毕业设计主题的原因。
步进电机是一种将电脉冲信号转换为离散步进运动的电动机。它通过电磁铁的启动顺序和定向，使得转子以角度的方式进行运动。步进电机的原理基于电磁铁的电磁效应和磁性材料的性质来实现。
步进电机在自动化领域有许多应用。例如，步进电机常被用于精密定位系统、数控机床、印刷机、纺织机械等领域。它们的精确度、可靠性和可编程性使它们成为许多自动化系统中的理想选择。
选择基于STM32的步进电机控制系统作为本科毕业设计的主题有以下原因：
基于51单片机的步进电机控制系统设计
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。
基于stm32103的步进电机控制系统设计
基于stm32103的步进电机控制系统设
计
步进电机是一类常用的电机，广泛应用于控
制系统中。本文旨在介绍步进电机及其在控制系统中的应用，并概述本文的研究目的和重要性。
步进电机是一种将电脉冲信号转换为旋转运
动的电机。
构成和工作方式
步进电机由定子、转子和驱动电路组成。定子是电磁铁，可以
根据输入的电流控制电磁铁产生磁场。转子是由磁性材料制成的旋
转部分，定子的磁场会使得转子受到磁力的作用而旋转。
步进电机的工作方式是通过不断输入脉冲信号来控制电机的运动。每一次输入一个脉冲信号，步进电机就会转动一定的步进角度。步进角度取决于步进电机的类型和驱动电路的设置，常见的步进角
度有1.8度和0.9度。
输入脉冲信号旋转的步进角度
输入脉冲信号的频率和方向决定了步进电机的转动速度和方向。每一个脉冲信号的到来，步进电机会按照预定的步进角度旋转。例如，若步进电机的步进角度为1.8度，那么每接收一个脉冲信号，
步进电机就会旋转1.8度的角度。
综上所述，步进电机通过输入脉冲信号实现了精确而可控的旋
转运动。
本文将阐述基于STM单片机的步进电机控制系统设计。该设计包括硬件电路设计和软件程序设计。本文将介绍如何通过STM与步进电机进
行通信和控制，以实现预定的步进运动。
步进电机控制系统的硬件电路设计主要包括
以下部分：
步进电机驱动电路：通过STM的GPIO口控制步进电机驱动
电路，实现电机的正转、反转和停止等操作。
电源电路：为步进电机提供稳定的电源供电，保证系统正常工作。
外设接口：设计相应的接口电路，实现STM与外部设备的连接。
步进电机控制系统的软件程序设计主要涉及以下方面：
基于单片机的步进电机控制系统的研究
电机 驱 动 模 块 ， 串 口下 载 模 块 ， 数 码 管 显示 模 块 ， 电机 驱 动 电 流检测模块 ， 独 立 按 键 等 模 块组 成 。具 体 框 图 如 图 １ 所 示。 计算机 Ｉ ｌ 独立按键控制模块
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｕ ｓ ｅ ｄ ＭＣ Ｕ，ｓ ｔ ｅ ｐ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｉ ｐ，Ｌ ＥＤ ａ ｎ ｄ ｋ ｅ ｙ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
少 系统 开发 的 周 期和 成 本 。
关 键 词 ：单 片 机 ；步进 电机 ；控 制 系统 ；变频 调 速
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ — ０ ２
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ — ０ １ ５ ６ — ０ ２
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。
基于51单片机的步进电机红外控制系统的设计
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。
51单片机毕业论文
基于MCS-51单片机的
步进电机系统
摘要
本文通过MCS-C51单片机对步进电机进行控制，主要介绍了步进电机控制系统，驱动电路和LED显示电路的设计，包括硬件系统设计和系统软件设计，来实现步进电机的控制，系统为一自动控制系统，通过按键向单片机输送控制信号，控制步进电机的转速和正反转，在步进电机控制系统的设计中，重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制，该系统具有成本低，控制方便的特点。采用MCS-C51单片机指令系统进行编程来实现软件部分测试，系统能实现上述功能。
关键词：MCS-C51 步进电机控制系统
Abstract
In this paper, MCS-51 microcontroller to control the stepper motor, stepper motor control are introduced system, drive circuit and LED display circuit design, including hardware, system design and system software design, to achieve the stepper motor control system an automatic control system, key to the microcontroller through the delivery control signal to control the stepper motor speed and reversing, the stepper motor control system design, focuses on the pulse generator circuit and the speed control, the system is low cost and convenient control features. With MCS-C51 microcontroller instruction to implement software programming some of the test, the system can achieve these functions.
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现
基于STM32的步进电机控制系统设计与实现
1. 引言
步进电机是一种常见的电动机类型，具有定位准确、结构简单、控制方便等优点，在自动化控制领域得到广泛应用。本文将介绍基于STM32单片机的步进电机控制系统设计与实现，包括硬件设计、软件开发和系统测试等内容。
2. 硬件设计
2.1 步进电机原理
步进电机是一种将输入脉冲信号转换为角位移的设备。其工作原理是通过改变相邻两相之间的电流顺序来实现转子旋转。常见的步进电机有两相、三相和五相等不同类型。
2.2 STM32单片机选择
在本设计中，我们选择了STM32系列单片机作为控制器。STM32具有丰富的外设资源和强大的计算能力，非常适合用于步进电机控制系统。
2.3 步进电机驱动模块设计
为了实现对步进电机的精确控制，我们需要设计一个步进电机驱动模块。该模块主要包括功率放大器、驱动芯片和保护电路等部分。
2.4 电源供应设计
步进电机控制系统需要稳定可靠的电源供应。我们设计了一个电源模块，用于为整个系统提供稳定的直流电源。
3. 软件开发
3.1 开发环境搭建
在软件开发过程中，我们需要搭建相应的开发环境。首先安装Keil MDK集成开发环境，并选择适合的STM32单片机系列进行配置。
3.2 步进电机控制算法
步进电机控制算法是实现步进电机精确控制的关键。我们可以采用脉冲计数法、速度闭环控制等方法来实现对步进电机的位置和速度控制。
3.3 驱动程序编写
根据硬件设计和步进电机控制算法，我们编写相应的驱动程序。该程序主要负责将控制信号转换为驱动模块所需的脉冲信号，并通过GPIO口输出。
基于单片机步进电机的控制系统设计
・ ２ １・
基于单片机步进 电机 的控制系统设计
源自文库马 丽
（ 龙煤双鸭 山分子公 司新安煤矿机 电科， 黑龙 江 双鸭山 １ ５ ５ １ ３ ８ ）
摘 要： 步进 电机 是按 照脉 冲信 号控制能够 实现定 角度位移的 电动机 。因脉 冲信号控制适用 于单片机控制 ， 因此本 文从硬件 设计、 软 件设计 两个方 面宏观的提 出了基 于单片机步进 电机 的控 制 系统设计理论研 究。 关键词 ： 步进 电机 ； 单片机 ； ｉ ｉ 计
参 考文献
１ 硬 件设 计 本 文介绍 的设计 方案 是基 于单片 机 的 步进 电机运 行控 制系统 。在这个 控制 系统 中， 控 制器是 它的核心 ， 因为它 担负着 产生 脉 冲， 发送 、 接受控制命令等任务 。 整个系统 的控制核心是 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 。其成本相对较低 ， 运行可靠性较高 。 系统 的组成方框图如图 １ 所示。 本系统 由单 片机 （ Ｍｃ ｕ） 、 电机驱 动 电路 、 Ｌ Ｅ Ｄ显 示 （ 指示 ） 、 按键 电路和看 门狗电路等组成。单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 控 制步 进 电机脉 冲信 号 ， 通 图 １ 系统 框 图 过外接 键盘作 为输人 控制 步进 电机 的正 反 转、 停止 、 加减速工作状 态 ， 并通过 显示 器进 行工作状态信 号输 出。在这个控制系统 中， 单片机 是核心 ， 它 通过键 盘接受 指令 、 通 过 运算控制单片机运行 、 并通过显示器进行信 号输出。 ２ 系统软件设计 当在待机状态下设定好所需 的参数后 ， 按 下“ 启停 ” 键， 系统便开始根据设定 的参数 和运行模 式进行 步进 电机控 制脉 冲输 出运 行。 程序 中按照设定参数顺序输出控制 脉冲 是受定 时器中断控 制。（ 见图 ２ ） ３技术经济分析 对 于 电动机来讲 ，要 求不 断 的减 少硬 件， 降低成本 ， 并不 断提 高起 原先 的稳定性 、 可靠性 ， 对技术 的要求越来越高 。设计工作 是工 程建设的关键环节 ， 做好设计工作对工 程建 设 的工期 、 质量 、 费用 和应 用 于实际后 的运行 安全性和 的经济效益 ， 起着决定性作 用 。因此 ，设计时一定要力求技 术成 熟 、 可 靠， 并尽可能 的节约资金 。本设计采用步进 电动机作 为控制对象 ， 因为步进 电动机作为 数字控制 系统 的一种元件 ， 其功用是将脉 冲 电信号变换为 角位移或直线位移 。 它能按照 图 ２ 步 进 电机 运 行 模 块 主 流 程 控制 脉 冲的要求 ， 能迅 速启动 、 正转 、 反转 、 加速 、 减速 、 制动 ； 工 作时能够 不失 步 ， 步距 精度 高 ， 鉴 于这 些特点 ， 步进 电机在 自动控 ［ １ ］ 王晓明 ， 胡 晓柏 ． 电动机 的单 片机 控制［ Ｍ］ ． 北京 ： 北京航 空航 天 大 制系统 中 ， 特别是开环的数字程序控制 中作为传动元件而得 到广泛 学 出版社， ２ ０ ０ ２ ． ５ ， １ ： １ ８ １ — ２ ０ ８ ． 应用 。 【 ２ 】 史敬灼． 步进 电动机 伺服控制技 术【 Ｍ 】 ． ２ ０ ０ ７ ， ３ ， ２ ： ２ ３ — ３ ５ ． 本系统选 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ ， 成本较低 。 且Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １内有 ４ Ｋ的 Ｒ Ｏ Ｍ存
基于单片机的步进电机伺服控制器的设计
基于单片机的步进电机伺服控制器的设计步进电机伺服控制器是一种广泛应用于自动化领域的控制设备，可以
实现对步进电机的精确控制和定位。本文将基于单片机设计一种步进电机
伺服控制器，并参考相关论文进行实现。以下是对该控制器设计的详细说明。
首先，在步进电机伺服控制器的设计中，单片机被选为控制核心。单
片机具有强大的计算和控制能力，可以满足步进电机的控制需求。在选择
单片机的型号时，需要考虑其计算速度、IO口数量和ADC/DAC接口等因素，并确保能够满足步进电机的控制要求。
其次，在步进电机伺服控制器的设计中，需要确定步进电机的驱动方式。传统的步进电机控制方式有全步进和半步进两种，全步进方式简单直接，但定位精度较低；而半步进方式可以提高定位精度，但控制复杂度也
相应增加。根据具体应用需求，选择合适的驱动方式。
然后，在步进电机伺服控制器的设计中，需要实现步进电机的位置控
制和速度控制。位置控制是指由控制器精确控制步进电机的位置，并使其
到达目标位置。速度控制是指控制步进电机的转速，使其达到设定的速度值。为了实现这两种控制，可以使用PID控制算法或者其他控制算法，根
据步进电机的位置和速度反馈信号进行控制计算，并输出适当的驱动信号。
此外，在步进电机伺服控制器的设计中，还可以考虑加入其他功能，
如故障保护、通信接口等。故障保护功能可以实现对步进电机的过流、过
热等故障情况的检测和保护，以保证步进电机的安全运行。通信接口可以
通过串口或者其他方式与上位机或其他设备进行通信，实现控制器的远程
监测和控制。
最后，在步进电机伺服控制器的设计中，需要进行系统测试和性能评估。通过合理的实验设计和测试方法，对步进电机伺服控制器的位置控制
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。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于AT89C52单片机的步进电机控制系统
设计
摘要：步进电机专用开发系统，适用于数控机床及某些特定条件及系统。本文通过单片机为开发平台,对步进电机进行控制.采用单片机A T89C52,根据输入的数据转化成的控制信号来控制步进电动机的角位移的一种方法,包括硬件设计和软件设计.整个系统主要由电机驱动电路，声光报警电路，4位LED显示电路，电源电路及核心单片机部分构成。利用单片机产生步进电机驱动脉冲，通过4×4矩阵键盘能实现对步进电机启动、停止功能的选择以及加速、减速、反转功能的选择，使用方便、操作简单。其中在步进电机控制器的设计中，重点阐述脉冲产生电路以及对速度的控制，实现对步进电机速度精确控制的开发系统.提高步进电机的步进精度，能够控制三相或四相步进电机。且电路简单，成本较低,控制方便，移植性强.实用价值高。关键词:A T89C52；步进电机；脉冲产生
Design of Control System for Stepping Motor Based on
AT89C52
Abstract:A stepper motor dedicated development system,applicable to CNC machine tools and some special conditions and system. In this paper，through the SCM as the development platform，for the stepper motor control。
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内蒙古科技大学
智能仪表综合训练设计说明书
题目：搅拌机（步进电机）调速控制系统
学生姓名：常国斐
学号：1167112207
专业：测控技术与仪器
班级：2011-2
指导教师：王金明
摘要
在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。步进电机作为最常见的一种电机，作为一种数字伺服执行元件，步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。
第一章绪论
1.1步进电机的概念
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时我们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，从而达到调速的目的。
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。
从原理上讲，步进电机是一种低速同步电动机。
1.2 步进电机的特点
1. 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，角位移与输入脉冲数严格成正比，没有累计误差，具有良好的跟随性。
2. 步进电机外表不允许较高的温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，
磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3. 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。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
4. 步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。
5. 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常的可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
6. 步进电机的动态响应快，易于启停，正反转及变速。
7. 速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。
8. 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。
1.3 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。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。
步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，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，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
图1.1 步进电机的外观图
1.4 步进电机在我国的发展应用及前景
我国步进电机的研究及制造起始于本世界50年代后期，从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大革命中开始大量生产和应用步进电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都在各行业使用，其中的驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导体器件也完全国产化。70年代初期，步进电机的生产和研究都有所突破，除反映在驱动器设计方面的长足进步以外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高的水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。至80年代中期以来，由于步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
1.4.1步进电机驱动技术
步进电动机上个世纪就出现了，它的组成、工作原理和今天的反应式步进电动机没有什么本质区别，也是依靠气隙间的磁导变化来产生电磁转矩。上世纪80年代以后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式变得更加灵活多样。步进电机驱动技术指的是用步进电机驱动器的驱动级来实现对步进电机各相绕组的通电和断电，同时也是对绕组承受的电压和电流进行控制的技术。到目前为止，步进电机驱动技术通常分为单电压驱动、单电压串电阻驱动、高低压驱动、斩波恒流驱动、升频升压驱动和细分驱动等。
第2章总体设计方案
2.1系统设计方案
2.1.1控制器的选择
方案一：采用CPLD为控制核心，适合复杂逻辑控制和高速运算系统；
方案二：使用51单片机为核心,适合系统控制。
综合分析，本系统采用AT89C51单片机，方便了程序的调试和运行。
2.1.2电子驱动电路与细分的方案选择
方案一：由分立元件制作TA8435h驱动电路。优点是成本低廉、易于控制。缺点是电路体积大,TA8435H在实体店很难购买，再者网购的TA8435H大多数是拆机件很难保证芯片的可用性和可靠性。
方案二：使用ULN2003做驱动电路简单，性能稳定，调试方便，而且芯片很容易购买，可靠性强。