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的设计
基于单片机的步进电机控制的设计本文主要介绍了基于单片机的步进电机控制的设计，包括步进电机控制的基本原理、单片机控制步进电机的具体实现方法、实验结果以及未来展望等方面。
一、步进电机控制的基本原理步进电机是一种控制精度高、响应速度快、运动平稳、噪音低的电机，广泛应用于数控机床、自动化设备、印刷机、纺织机等领域。
步进电机的控制原理是通过向电机提供不同的脉冲序列控制电机转动的步距角度，实现电机旋转、逆旋转、定位等操作。
其中，步距角度是指电机每次接收到一组脉冲信号后转动的角度，它与电机的结构参数、电气参数等有关。
单片机控制步进电机可以采用两种方式，一种是直接控制步进电机，另一种是通过驱动芯片来控制步进电机。
下面介绍两种实现方法的具体步骤。
（一）直接控制步进电机步骤一：确定步进电机的电气参数，并根据电气参数确定所需的驱动电压和电流。
步骤二：连接步进电机到单片机的相应IO口，控制步进电机正、反转和步距角度。
步骤三：编写控制程序，实现步进电机的控制。
步进电机的控制程序主要包括以下几个方面：1.设定步进电机工作方式（正转、反转、定位等）。
2.设定步进电机步距角度，根据步距角度确定脉冲信号频率。
3.输出控制信号，使步进电机按设定的方式转动。
步骤二：设计电路板，将驱动芯片和步进电机连接起来。
步骤三：编写控制程序，通过单片机向驱动芯片发出脉冲信号，控制步进电机的转动。
具体控制程序的编写与直接控制步进电机的实现方法类似，主要是控制脉冲信号的频率和方向。
三、实验结果我们在实验室里搭建了一个步进电机控制系统，采用的是第二种实现方法，即通过驱动芯片来控制步进电机。
实验结果表明，该控制系统具有良好的控制精度和响应速度，可以实现步进电机的高速旋转、逆转和定位等操作。
四、未来展望随着工业自动化的不断推进和新一代技术的不断涌现，步进电机控制技术将会变得越来越重要。
未来，我们将进一步深入研究步进电机控制技术，探索新的控制方法和应用场景，为工业自动化领域的发展做出更大的贡献。
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。
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种电动机，能够将电脉冲信号转换为机械转动。
它具有结构简单、运行平稳、响应速度快、定位精度高等特点，广泛应用于各种机械设备中。
本文主要介绍基于MSP430单片机的步进电机控制系统的设计。
1.系统硬件设计步进电机控制系统的硬件设计需要包括MSP430单片机、步进电机、电源以及其他辅助电路。
1.1MSP430单片机MSP430系列是由德州仪器公司推出的一款低功耗、高性能的16位单片机。
它具有低功耗、高计算性能、丰富的接口资源等特点，非常适合用于步进电机控制系统。
1.2步进电机步进电机是由转子、定子、绕组和传感器组成，可以完成定距离的转动。
根据具体需求，可以选择不同类型的步进电机，如单相、双相、两相、三相等。
1.3电源步进电机控制系统需要提供稳定的电源供电。
可以采用直流电源或者交流电源，具体电压和电流根据步进电机的额定参数确定。
1.4辅助电路辅助电路包括电机驱动电路、电流控制电路、保护电路等。
电机驱动电路可以选择使用驱动芯片，如L293D芯片，来驱动步进电机。
电流控制电路用于控制步进电机的电流大小，保护电路用于保护步进电机不受过电流、过压等问题的影响。
2.系统软件设计步进电机控制系统的软件设计需要编写相应的程序代码，并通过MSP430单片机来控制步进电机的运动。
2.1硬件初始化在软件设计开始之前，需要对MSP430单片机的相关硬件进行初始化设置。
包括设置时钟源、引脚功能、定时器等。
根据具体的单片机型号，可以参考官方提供的资源来进行初始化设置。
2.2电机控制算法步进电机的控制主要通过控制电流脉冲来实现。
根据步进电机的型号和控制要求，可以选择不同的控制算法，如单相步进、双相步进或者微步控制等。
通过控制电流脉冲的频率、信号大小来控制步进电机的转动方向以及速度。
2.3交互界面设计可以通过开发板上的按键、液晶显示屏、串口等方式，设计一个交互界面，用于用户输入控制命令、设置参数以及显示系统状态等。
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、示意图五、硬件设计计划本设计旳硬件电路只要包括控制电路、最小系统、驱动电路、显示电路四大部分。
最小系统只要是为了使单片机正常工作。
控制电路只要由开关和按键构成，由操作者根据对应旳工作需要进行操作。
显示电路重要是为了显示电机旳工作状态和转速。
驱动电路重要是对单片机输出旳脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。
（1）控制电路根据步进电机旳工作原理可以懂得，步进电机转速旳控制重要是通过控制通入电机旳脉冲频率，从而控制电机旳转速。
基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现
步进电机工作原理
步进电机是一种基于磁场的控制系统，工作原理是当电流通过定子绕组时，会 产生一个磁场，该磁场会吸引转子铁芯到相应的位置，从而产生一定的角位移。 步进电机的角位移量与输入的脉冲数量成正比，因此，通过控制输入的脉冲数 量和频率，可以实现精确的角位移和速度控制。同时，步进电机具有较高的分 辨率和灵敏度，可以满足各种高精度应用场景的需求。
二、系统设计
1、硬件设计
本系统主要包括51单片机、步进电机、驱动器、按键和LED显示等部分。其中， 51单片机负责接收按键输入并控制步进电机的运动；步进电机用于驱动负载运 动；驱动器负责将51单片机的输出信号放大，以驱动步进电机。LED显示用于 显示当前步进电机的状态。
2、软件设计
软件部分主要包括按键处理、步进电机控制和LED显示等模块。按键处理模块 负责接收用户输入，并根据输入控制步进电机的运动；步进电机控制模块根据 按键输入和当前步进电机的状态，计算出步进电机下一步的运动状态；LED显 示模块则负责实时更新LED显示。
三、系统实现
1、按键输入的实现
为了实现按键输入，我们需要在主程序中定义按键处理函数。当按键被按下时， 函数将读取按键的值，并将其存储在全局变量中。这样，主程序可以根据按键 的值来控制步进电机的转动。
2、显示输出的实现
为了实现显示输出，我们需要使用单片机的输出口来控制显示模块的输入。在 中断服务程序中，我们根据设定的值来更新显示模块的输出，以反映步进电机 的实时转动状态。
基于单片机的步进电机控制系统需要硬件部分主要包括单片机、步进电机、驱 动器、按键和显示模块等。其中，单片机作为系统的核心，负责处理按键输入、 控制步进电机转动以及显示输出等功能。步进电机选用四相八拍步进电机，驱 动器选择适合该电机的驱动器，按键用于输入设定值，显示模块用于显示当前 步进电机的转动状态。
基于单片机的步进电机控制系统设计--毕业设计
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.This article describes one design of step-motor system based on program of the preparation of a motor , reverse, speed up, slow down, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2004 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the light-emitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and single-chip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, etc.,and the above-mentioned functions are realized through the debugging..Key Words:Stepper motor; Pulse-width modulated; driving mechanism; singlechip; rotation目录序言 (1)第1章绪论 (2)课题研究的目的和意义 (2)国内外研究概况 (2)论文的主要研究内容 (3)第 2 章步进电机与单片机简介 (4)步进电机介绍 (4)步进电机概述 (4)步进电机的工作原理 (6)步进电机的分类与选择 (8)步进电机驱动系统介绍 (9)步进电机驱动系统简介 (9)步进电机绕组的电气特性 (10)单片机原理 (11)单片机原理概述 (11)单片机的应用系统 (12)AT89C51简介 (13)第 3 章系统整体硬件结构 (17)系统整图 (17)电源部分 (18)按键部分 (18)驱动部分 (19)状态指示部分 (20)时钟部分 (20)第 4 章系统软件设计 (21)系统开发软硬件环境 (21)系统主程序 (21)查键部分 (22)前进部分 (22)后退部分 (23)加速部分 (24)减速部分 (25)第 5 章系统的调试与检测 (26)程序编译时的错误与解决方法 (26)LM7812输出电压错误与解决方法 (26)步进电机转动错误及解决方法 (26)结论与展望 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (29)附录1：源程序清单 (30)附录2：英文资料及其中文翻译 (35)基于单片机的步进电机控制系统设计序言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。
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。
《2024年基于单片机的步进电机控制系统研究》范文
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的发展，步进电机因其高精度、低噪音、易于控制等优点，在各个领域得到了广泛的应用。
然而，传统的步进电机控制方式存在控制精度低、响应速度慢等问题。
因此，基于单片机的步进电机控制系统应运而生，其具有体积小、控制精度高、响应速度快等优点。
本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、实现方法以及应用前景。
二、步进电机控制系统的基本原理步进电机是一种将电信号转换为机械运动的设备，其运动过程是通过一系列的步进动作实现的。
步进电机的控制原理主要是通过改变电机的电流和电压，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。
三、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主要由单片机、步进电机驱动器、步进电机等部分组成。
其中，单片机是控制系统的核心，负责接收上位机的指令，并输出相应的控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转换为适合步进电机工作的电流和电压。
在硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、价格适中的单片机作为主控制器，同时设计了相应的电路和接口，以实现与上位机和步进电机驱动器的通信。
在软件设计方面，我们采用了模块化设计思想，将系统分为初始化模块、控制模块、通信模块等部分，以便于后续的维护和升级。
四、基于单片机的步进电机控制系统的实现在实现过程中，我们首先对单片机进行了初始化设置，包括时钟设置、I/O口配置等。
然后，通过编程实现了对步进电机的控制，包括步进电机的启动、停止、正反转以及速度调节等功能。
此外，我们还实现了与上位机的通信功能，以便于实现对步进电机的远程控制和监控。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于单片机的步进电机控制系统的性能。
实验结果表明，该系统具有较高的控制精度和响应速度，能够实现对步进电机的精确控制。
同时，该系统还具有较好的稳定性和可靠性，能够在各种复杂环境下正常工作。
此外，我们还对系统的抗干扰能力进行了测试，结果表明该系统具有较强的抗干扰能力。
基于单片机的步进电机的控制器设计
基于单片机的步进电机的控制器设计在现代工业自动化和控制领域中，步进电机因其精确的定位和可控的旋转角度而得到了广泛的应用。
而设计一个高效、稳定且易于操作的基于单片机的步进电机控制器则成为了实现精确控制的关键。
一、步进电机的工作原理要设计步进电机的控制器，首先需要了解步进电机的工作原理。
步进电机是一种将电脉冲信号转换成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。
当给定子绕组依次通电时，产生的磁场会驱动转子按照一定的方向和步距角转动。
步距角是指每输入一个电脉冲信号，转子所转过的角度。
步距角的大小取决于电机的结构和控制方式。
常见的步距角有 18°、09°等。
通过控制输入电脉冲的频率和数量，可以精确地控制步进电机的转速和转角。
二、单片机的选择在设计控制器时，单片机的选择至关重要。
常见的单片机如 51 系列、STM32 系列等都可以用于控制步进电机。
51 系列单片机价格低廉，开发简单，但性能相对较低；STM32 系列单片机性能强大，资源丰富，但开发难度相对较大。
考虑到控制的精度和复杂程度，我们可以选择STM32 系列单片机。
例如，STM32F103 具有较高的处理速度和丰富的外设接口，能够满足步进电机控制器的需求。
三、控制器的硬件设计硬件设计主要包括单片机最小系统、驱动电路、电源电路等部分。
单片机最小系统是控制器的核心，包括单片机芯片、时钟电路、复位电路等。
STM32F103 的最小系统通常需要外部晶振提供时钟信号，以及合适的复位电路保证单片机的可靠启动。
驱动电路用于放大单片机输出的控制信号，以驱动步进电机工作。
常见的驱动芯片有 ULN2003、A4988 等。
以 A4988 为例，它可以接收来自单片机的脉冲和方向信号，并输出相应的电流来驱动步进电机。
电源电路则为整个系统提供稳定的电源。
通常需要将外部输入的电源进行降压、稳压处理，以满足单片机和驱动电路的工作电压要求。
基于单片机的步进电机控制系统设计
摘要本文介绍了以51系列单片机AT89S52为控制核心的所设计的步进电机控制系统，通过按键来控制脉冲频率从而达到对彩灯闪烁慢的控制。
实现了对步进电机的正反转和加减速以及启动和停止的功能。
控制系统由硬件设计和软件设计两部分组成。
经过实际应用电路证明：脉冲输入得越多，电机转子转过的角度就越多，输入输入脉冲的频率越高，电机的转速就越快。
系统是由硬件和软件两部分组成的,其中硬件包括单片机的最小系统，电源模块，步进电机驱动模块，LED显示模块和LCD液晶显示模块。
软件采用了Keil uvision2编程工具及protel DXP 2004画图与制板工具。
步进电机就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。
步进电机是一种特殊的电动机，因为它的精确性和良好的性能而得到了广泛的应用。
关键词：单片机步进电机调速液晶显示Stepping Motor Control by MicrocomputerAbstract：This article describes the design of the stepper motor control system 51 series MCU AT89S52 as the control core, and buttons to control the pulse frequency so as to achieve a lantern flashing slow control. Deceleration as well as start and stop processing the stepper motor reversing function. The control system consists of two parts, hardware and software design. Proved through the actual application circuit: pulse input more, the angle turned by the motor rotor the more the higher the input frequency of the input pulse, the faster speed of the motor. The system is composed of both hardware and software, including minimum system hardware consists of microcontroller, power supply module, a stepper motor driver module, LED display module and LCD display module. The software uses the the Keil uvision2 programming tools and Protel the DXP 2004 drawing tools and system board.The stepper motor is an electrical pulse into the angular displacement of the implementing agencies. It plainly say: When the stepper driver receives a pulse signal, it will drive a stepper motor to set the direction of rotation of a fixed angle (step angle). We can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes; at the same time by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, and speed control purposes. The stepper motor is a special motor, because of its accuracy and good performance has been widely used.Key words：Microcomputer Stepping motor liquid crystal display keyboard目录1 前言 (1)1.1 课题背景及设计意义 (1)1.2 设计目的及系统功能 (1)2 方案比较与最终选择 (2)2.1 方案1 (2)2.1.1 单片机最小系统电路 (2)2.1.2 步进电机选择 (3)2.1.2.1 步进电机的驱动控制系统 (3)2.1.2.2 脉冲信号的产生 (3)2.1.2.3 信号分配 (3)2.1.2.4 功率放大 (3)2.1.3 步进电机驱动电路 (4)2.1.4 按键控制电路 (4)2.1.5 LED与液晶显示电路 (5)2.1.6 系统总图 (6)2.2 方案2 (7)2.2.1 基于STC12C5624ADR的单片机最小系统电路 (7)2.2.1 步进电机驱动电路选择 (8)2.2.1 显示模块 (9)2.2.1 按键电路部分 (10)2.3 AT89S52单片机简介 (10)2.3.1 常用引脚介绍 (11)2.4 方案比较与最终选择 (12)3 电路仿真与分析 (13)3.1 电路板制作、焊接、调制 (14)3.1.1 电路板制作： (14)3.1.2 电路板焊接： (15)3.1.3 电路板调试： (15)3.1.4 测试数据 (15)4 讨论及进一步研究建议 (16)5 毕业设计心得 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录A 系统电路原理图 (19)附录B ＰＣＢ板电路图 (20)附录C 程序： (21)致谢............................................................................................................ 错误！未定义书签。
基于单片机的步进电机控制系统设计
（2）ALE/ (Address Latch Enable/PROGramming,30引脚)：地址锁存信号允许输出端。当单片机方位外部数据存储器时，用于为单片机提供外部地址的锁存控制信号。即便是单片机不访问外部RAM，ALE也会不断地输出频率为时钟振荡频率1/6的正脉冲信号，用示波器观察该信号，可以初步判断单片机是否正常工作。
下面，我将对单片机和步进电机的工作原理进行详细的介绍。
2.1
单片机是一种集成电路芯片，按功能划分，主要有以下几个部件组成：
器（RAM）
[3]程序存储器（ROM）
[4]并行I/O口，4个（P0、P1、P2、P3口）
[5]串行口，1个
[6]定时器/计数器，16位，2个
步进电机主要应用于开环系统之中，该开环系统的控制精度主要取决于两个因素，一个因素是步进电机本身的精度，另外一个因素是步进电机的驱动，当然外围的传动环节的误差也会对整个开环系统的精度产生影响。在一些小容量、低速和精度要求不高的场合，选用步进电机构成的开环控制系统，可以更好的满足用户的需求。本课题采用51单片机来控制步进电机，并设计了驱动电路、键盘、显示器等外围电路，实现对步进电机的正转、反转、加速、减速等开环控制。整个控制系统具有较强的应用性，可以很方便的应用于其他场合。
1.4
由于步进电机的诸多优点，基于步进电机自动化控制系统的应用越来越广泛。随着微电子技术、计算机技术和微型计算机技术的发展，步进电机的控制方法愈发多样化，并且稳定性、经济性和适应性都有了更加显著的提高，使其在工业现场等众多领域有了更加广泛的应用，最典型的比如计算机数控系统。在计算机数控机床系统中，步进电机常常作为轴转动的动力提供装置。另外，在很多计算机外围设备中，步进电机也被经常使用，比如打印机、绘图仪等。步进电机在众多领域中扮演了越来越重要的角色，已经成为很多系统中不可或缺的组成部件。
基于单片机的步进电机控制系统设计方案
基于单片机的步进电机控制系统设计方案第1章绪论1.1引言随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。
CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。
如CPU的运算位数从4位、8位……到32位机的发展，运算速度从8 MHz、32 MHz……到1.6 GHz。
可以说是日新月异的发展着。
其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。
单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。
要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。
最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。
由此可以认识到，单片机在工业领域运用中，对工业发展、提高工业生产力等有重大意义。
因此，掌握好单片机的应用，对以后的生产生活有很强的指导意义。
科技的进步需要技术不断的提升。
一块大而复杂的模拟电路花费了巨大的精力，繁多的元器件增加了成本。
而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使以前的电路简单很多。
由此可见掌握了单片机技术后,不管今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。
1.2国外设计现状1.2.1国外发展回顾及产生背景如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。
以Intel公司的MCS –48为代表。
MCS –48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。
这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。
Intel公司在MCS –48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。
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。
基于单片机的步进电机控制系统设计
摘要步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的控制微电机，其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例；它易于实现与计算机或其它数字元件接口，适用于数字控制系统。
步进电机还具有快速启停，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应用广泛。
此外，步进电机的旋转与相数、拍数、转子齿数有关。
本设计中首先介绍了步进电机的工作原理、控制特点和运行状态，然后给出了步进电机的单片机控制系统的总体设计方案。
在这个控制系统中，单片机选用AT89C51，其作为控制核心，担负着产生脉冲，发送、接受控制命令等任务；脉冲分配采用硬件方法，由8713接收到单片机的控制信号后产生相应的控制脉冲，避免了软件法在不停地产生脉冲时占用的时间；采用单电压驱动的方法驱动电机带动负载运行；利用键盘、显示专用芯片8279能够以较简单的硬件电路和较少的软件开销实现微型机与键盘和LED显示器接口。
本设计最后详细介绍了硬件部分和软件部分的实现方法。
关键词：单片机；步进电机；速度控制AbstractStepper motor is a kind of micro-motors that can make the pulse signal to linear displacement or angular displacement, the mechanical angular displacement and speed of the motor winding respectively to the input pulse number and pulse frequency proportional to; it is easy to implement with a computer or other digital component interface for digital control system.Stepper motor also has quick start and stop, step and precise positioning characteristics, which is widely used in optical instruments such as CNC machine tools, plotters, printers. In addition, the stepper motor's rotation is related with the phase number, shot number and the rotor teeth.The design introduces the working principle of stepper motor, control features and operations, and then gives the stepper motor microcontroller control system design programs. In this control system, the SCM selecting AT89C51, the control center of the shoulder produces pulses, sending, receiving control commands and other tasks; pulse distribution method using hardware from the 8713 chip control signals received resulting from the corresponding control pulse, to avoid software method to generate pulses in constant time occupied; adopt a single voltage-driven approach drive motor to drive the load operation; use of keyboard, display 8279 can be dedicated to simple hardware and less software overhead to achieve keyboard and LED display interface. Finally introduce the hardware and software implementation methods in detail.Key words: SCM; stepper motor; speed control目录摘要 (I)Abstract .................................................. I I 第一章绪论.. (1)1.1步进电机概述 (1)1.2步进电机的特点 (2)1.3课题研究的主要内容 (3)1.3.1研究内容 (3)1.3.2论文安排 (3)第二章步进电机的工作原理 (5)2.1步进电机的结构及工作原理 (5)2.2步进电动机的工作方式 (7)2.3步进电机的控制特点 (8)2.3.1步进电动机的振荡、失步及解决方法 (8)2.3.2步进电动机的矩角特性及稳定平衡点 (10)2.4步进电机的运行状态 (12)2.4.1静态运行状态 (12)2.4.2步进运行状态 (13)2.4.3连续运转状态 (15)第三章步进电机控制系统总体设计方案 (17)3.1系统的组成及系统的总体设计框图 (17)3.2系统的控制过程 (17)第四章步进电机控制系统硬件部分 (19)4.1硬件电路图 (19)4.2采用51系列单片机AT89C51作为控制器的核心组成一个步进电机控制系统 (20)4.2.1 AT89C51的主要性能 (20)4.2.2 AT89C51引脚功能说明 (20)4.3步进电机的驱动电路 (25)4.4 LED显示电路 (26)4.4.1 LED显示器的结构原理 (27)4.4.2 LED显示接口 (29)4.5可编程键盘/显示控制器8279电路工作原理 (29)4.5.1 8279概述 (29)4.5.2管脚、引线与功能 (32)4.5.3 8279键盘、显示接口电路设计 (35)4.6脉冲分配 (37)第五章步进电机控制系统软件部分 (42)5.1定时器中断服务 (42)5.1.1定时器初值 (42)5.1.2定时器中断服务子程序 (42)5.2 速度控制 (43)第六章总结 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (51)第一章绪论本章将简要介绍步进电机的发展过程、步进电机在日常生活中的广泛应用、步进电机作为数字控制电动机的主要特点以及本次研究的主要内容和论文安排。
(毕业设计)基于单片机的步进电机控制系统(汇编及C语言程序各一个)
基于单片机的步进电机控制系统设计前言步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED 显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被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，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
1.步进电机原理及硬件和软件设计1.1步进电机原理及控制技术由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备一步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示:控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机的转动，环形分配器主要有两大类:一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。
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目录基于单片机的步进电机控制系统设计任务书 (2)课题介绍、主要内容、主要器件、主要资料及参考文献、预期设计（论文）成果 (2)一.基于单片机的步进电机控制系统设计 (6)摘要 (6)1.1课程设计目的 (6)1.2 课程设计说明 (6)1.3 步进电机的变频调速 (7)1.4系统软硬件协同设计 (8)1.5应用实例 (10)二.单片机的电机驱动接口电路设计 (18)1.1 .软件设计 (18)三.单片机对电机转向、转速的控制 (18)四.单片机对步进电机的正、反转控制 (18)五.利用单片机实现对步进电机的运动控制 (21)1 引言 (21)2系统总体结构设计 (21)3 系统硬件电路设计 (22)六.结束语 (30)1．基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：本文应用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。
二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。
文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。
步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法，可以有效地减少系统开发的周期和成本。
最后给出了步进电机控制系统的应用实例。
关键词: 步进电机控制系统，插补算法，变频调速，软硬件协同仿真1.1 课程设计目的1、熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。
2、掌握单片机的接口技术和相关外围芯片的特性及控制方法。
3、掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。
4、通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5、通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为今后从事相关工作打下基础。
1.2 课程设计说明(1) 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。
(2) 圆弧插补改进算法逐点比较插补算法因其算法简单、易实现且最大误差不超过一个脉冲当量，在步进电机的位置控制中应用的相当广泛[1>。
圆弧插补中，为了确定一条圆弧的轨迹，可采用：给出圆心坐标、起点坐标和终点坐标;给出半径、起点和终点坐标;给出圆弧的三点坐标等。
在算法实现时这些参数若要存放在单片机内部资源有限的数据存储器（RAM）中，如果要经过复杂的运算才能确定一段圆弧，不但给微处理器带来负担，而且要经过多步运算，往往会影响到算法的精确度。
因此选取一种简单且精确度高的插补算法是非常必要的。
本文提出了一种改进算法：在圆弧插补中，无论圆弧在任何位置，是顺圆或是逆圆，都以此圆弧的圆心作为原点来确定其他坐标。
因此只须给出圆弧的起点坐标和圆弧角度就可以确定该圆弧。
如果一个轴坐标用4个字节存储（如12.36），而角度用2个字节存储（如45°），则只需要10个字节即可确定一段二维的圆弧。
较之起其他方法，最多可节省14个存储单元。
现以第I象限逆圆弧为例，计算其终点坐标。
如图1所示，（X0，Y0）为圆弧的起点坐标，（Xe，Ye）为圆弧的终点坐标，θ为圆弧的角度。
圆弧半径：终点坐标：终点坐标相对X轴的角度：本系统要求输入的角度精确到1度，输入坐标的分辨率是0.01，单片机C语言的浮点运算能精确到0.000001，按照上面的公式算出的终点坐标1%，能够满足所要求的精确，虽存在误差，但这个误差小于度。
(3)步进电机的变频调速虽然步进电机具有快速启停能力强、精度高、转速容易控制的特点，但是在实际运行过程中由于启动和停止控制不当，步进电机仍会出现启动时抖动和停止时过冲的现象，从面影响系统的控制精度。
尤其是步进电机工作在频繁启动和停止时，这种现象就更为明显[2>。
为此本文提出了一种基于单片机控制的步进电机加减速离散控制方法。
加减速曲线如图2 所示，纵坐标是频率f，单位为脉冲/秒或步/秒。
横坐标时间t，单位为秒。
步进电机以f0 启动后加速至t1 时刻达到最高运行频率f，然后匀速运行，至t2 时刻开始减速，在t5 时刻电机停转，总的步数为N。
其中电机从静止加速至最高运行频率和从最高运行频率至停止至是步进电机控制的关键，通常采用匀加速和匀减速方式。
图2 时间与频率的函数图图3 离散化的时间变频图采用单片机对步进电机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间隔，可采用软件和硬件两种方法。
软件方法依靠延时程序来改变脉冲输出的频率，其中延时的长短是动态的，该方法因为要不停地产生控制脉冲，占用了大量的CPU时间;硬件方法是依靠单片机内部的定时器来实现的，在每次进入定时中断后，改变定时常数（定时器装载值），从而升速时使脉冲频率逐渐增大，减速时使脉冲频率逐渐减小。
这种方法占用CPU时间较少，是一种效率比较高的步进电机调速方法。
考虑到单片机资源（字长）和编程的方便，不需要每步都计算定时器装载值。
如图3所示，采用离散方法将加减速曲线离散化。
离散化后速度是分台阶上升的，而且每上升一个台阶都要在该台阶保持一段时间，以克服由于步进电机转子转动惯量所引起的速度滞后。
只有当实际运行速度达到预设值后才能急速加速，实际上也是局部速度误差的自动纠正。
(4)系统软硬件协同设计对于51系列单片机的软件开发，传统的方法是在PC机上采用Keil等开发工具进行程序设计、编译、调试，待程序调试通过之后生成目标文件下载至单片机硬件电路再进行硬件调试[3>。
这种方法只有硬件电路完成之后才能进行系统功能测试，若此时发现硬件电路存在设计问题且必须进行修改时就会显著影响系统开发的成本和周期。
为此，本文采用了系统软硬件协同仿真的开发方法，使得硬件电路实现前的功能测试成为可能。
同时硬件电路的软件化仿真为硬件电路的设计与实现提供了有力的保障。
其中在Keil uVision2集成开发环境下，实现步进电机控制系统的程序设计、编译、调试，并最终生成目标文件＊.hex，而由英国Proteus Labcenter electronics公司所提供的EDA工具Proteus则利用该目标文件＊.hex 实现对步进电机控制系统硬件电路功能的测试。
图4 步进电机控制系统硬件电路仿真如图4所示，单片机AT89C55司职步进电机控制器，通过运行在Keil uVision2 环境下所开发的程序来控制两个步进电机驱动芯片L298，从而实现对AXIS_X / AXIS_Y两轴步进电机的联动控制。
L298驱动芯片的步进脉冲输入信号来自AT89C55 P0端口，使能信号ENABLE A与ENABLE B并联接到AT89C55的P3.0、P3.1口，由程序控制实现步进电机的使能，从而避免电机线圈处于短路状态而烧坏驱动芯片。
4 x 4键盘阵列接AT89C55的P1端口，通过程序设计定义每个按键的具体功能。
LCD的数据端口DB0～DB7接AT89C55的P2端口，控制端口RS, RW, E分别接单片机的P3.5, P3.6, P3.7口。
相关的参数值、X/Y 轴坐标值可以通过LCD以文本方式显示。
本文采用软硬件协同仿真的方法经过设计à测试à修正à再测试一次次迭代开发，在制作控制系统硬件电路之前即可实现对系统整机功能的测试。
待系统程序和硬件电路设计方案最终完善之后便可以实际制作如图5所示的硬件电路。
显然该种方法可以显著提高系统软硬件开发的成功率，从而有效降低系统的开发周期和开发成本。
(5)应用实例图5即是根据图4进行硬件电路仿真的最终结果所制作的步进电机控制系统电路板。
该电路驱动X/Y轴步进电机通过滚珠丝杆带动二维工作台作联动，并由一只铅笔模拟加工刀具将所要加工的二维轨迹描绘出来。
图5步进电机控制系统硬件电路图6 二维模拟工作平台运动轨迹步进电机在控制系统中具有广泛的应用。
它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。
有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用，一般需自己设计驱动器。
此介绍为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。
该先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：图2.步进电机工作时序波形图图3 步进电机驱动器系统电路原理图AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4～P1.7输出，经74LS14反相后进入9014，经9014放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。
使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。
图中L1为步进电机的一相绕组。
AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
图3中的RL1～RL4为绕组内阻，50Ω电阻是一外接电阻，起限流作用，也是一个改善回路时间常数的元件。
D1～D4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1～D4)而衰减掉，从而保护了功率管TIP122不受损坏。
在50Ω外接电阻上并联一个200μF电容，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高了步进电机的高频性能。
与续流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时间变小，也起到提高高频工作性能的作用。
3.软件设计该驱动器根据拨码开关KX、KY的不同组合有三种工作方式供选择：方式1 中断方式：P3.5(INT1)为步进脉冲输入端，P3.7为正反转脉冲输入端。