基于单片机的两轴步进电机协同控制

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基于单片机的步进电机器控制设计

摘要本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。

通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。

并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。

整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。

该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。

关键词：步进电机单片机控制目录绪论 (1)1、步进电机及其发展 (1)1．1步进电机在我国的发展应用及前景 (2)1.2本文研究内容 (2)2、步进电机的分类、结构、工作原理及特性 (2)2.1步进电机的概念 (2)2.2步进电机的特点 (3)2.3步进电机的结构及工作原理 (3)2.4步进电机的常用术语 (4)3、步进电机的单片机控制 (5)3.1步进电机控制系统组成 (5)3.2步进电机控制系统原理 (6)3.3脉冲分配 (6)3.4步进电机与微型机的接口电路 (8)4、步进电机的运行控制 (9)4.1步进电机的速度控制 (9)4.2步进电机的位置控制 (9)4.3步进电机的加减速控制 (10)5、步进电机的程序设计 (11)5.1程序框图 (11)结论 (13)致谢辞 (13)参考文献 (13)绪论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步进电机件。

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，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，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

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，从而达到调速的目的。

单片机在步进电机控制中的应用

浅谈单片机在步进电机控制中的应用摘要：本文基于stc89c52单片机实现了两个步进电机的数字控制，其中一个工作台可以平稳移动是通过加速、减速控制来实现的；而另外一个驱动工件旋转运动，且可调速、可显示加工时间，从而满足了设备加工控制的需求。

关键词：步进电机；stc89c52单片机一、系统功能本系统主要由两部分组成，即控制部分与显示部分，其中控制部分由电机换向控制、电机转速控制以及加减速控制等功能组成；加工时间显示以及电机转速显示则组成显示部分。

本系统通过单片机实现对两个步进电机的控制，其中一个驱动工作台平稳移动，另外一个则驱动加工工件进行旋转运动；电机转速通过lcd显示，而加工时间的显示则由数码管来实现。

二、电路设计本系统中步进电机采用68v的工作电压，电流最大值为8.28安培，驱动器采用配套的sd-2h086mb驱动器，其响应快且抗干扰性强，因此可以解决步进电机爬行速度低、噪声大、高速力矩低以及有共振区、较低的起动频率和驱动器可靠性差等不足。

不过尽管电机配备有驱动器，但是假如将单片机端口与驱动器控制接口直接连接，则端口的电压将归0，所以单片机系统中还需设置驱动装置。

本文利用专用的驱动芯片，其驱动力强、可靠性高，且适用性好。

26ls31芯片的驱动通过差分电路来实现，按照步进电机的控制需求，1号电机的脉冲发出端口p1.0、方向信号端口p1.1、使能信号端口p1.2以及2号电机的脉冲信号端口p1.3、使能信号端口p1.4等均被驱动，2号电机转向不变，不接方向信号。

其驱动接线图及驱动电路图分别如下图1和图2所示：三、控制系统的实现（一）加减速曲线的分析与实现其实所谓的加减速就是速度变化的过渡过，在起动阶段，控制频率以特定的规律慢慢增加，从而速度可以平稳的升至预定值；而停止时控制频率再以相应的规律慢慢减小，从而速度平稳的降低直至完全停止。

一般加减速算法有梯形曲线和指数曲线以及s曲线三种，其中s曲线算法加减速平稳，而且有较好的快速性及柔性，因此在数控系统中应用广泛。

基于单片机的步进电机的控制器设计

题目：基于单片机的步进电机的控制器设计摘要步进电机控制方式的实现有多种,可以采用电子电路控制，PLC控制和单片机控制。

但是电子电路控制步进电机灵活度不高，PLC控制不能在高频率下进行，控制精度小。

而随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测的更新，用单片机控制步进电机显得更加灵活和方便。

本设计是用AT89C52单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号产生，用单片机技术和C语言编程设计来进行步进电机的控制。

通过人手动按开关实现步进电机的启动与停止。

此外此系统还添加了步进电机的正转反转，加速及减速，屏幕显示功能。

同时本文也通过了proteus软件的仿真，在仿真结果中能看出近似真实的效果。

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 AT89C52 proteus仿真Title The design of the control system of Step—motorAbstractThe step motor control has a lot of kinds.such as Electronic circuit control, PLC control and microprocessor controlled .But the flexibility of the electronic circuit to control stepper motor, PLC control at high frequencies, a small control accuracy. With the rapid development of science and technology, the application of SCM is constantly in-depth, at the same time led the update of the traditional control tests with SCM stepper motor control is more flexible and convenient.This paper describes a core component of the AT89C52, as the signal generated by logic control and microcontroller technology and assembly language programming designed stepper motor control system, Start and stop of the stepping motor to handle the switch manually by people. In addition, this system also adds a stepper motor forward reverse, acceleration and deceleration, the screen display. Meanwhile, through software simulation in proteus, too can be seen that the approximation of the true effect of the simulation results.Keywords stepper motor microcontroller AT89C52 proteus simulation目次摘要 (II)Abstract (III)1 绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 课题主要研究内容和要求 (2)2 步进电机常见的控制方案论证 (3)2.1 基于电子电路的控制 (3)2.2 基于PLC的控制 (3)2.3 基于单片机的控制 (4)3 系统硬件设计 (5)3.1 控制电路 (5)3.2 最小系统 (6)3.3 驱动电路 (7)3.4 显示电路 (10)3.5 总体电路图 (12)4 系统软件设计 (13)4.1 软件设计分析 (13)4.2 主程序设计 (13)5 仿真与调试 (16)5.1 仿真调试的操作步骤 (16)5.2 仿真结果 (16)总结 (20)致谢 (21)主要参考文献 (22)附录 (24)1 绪论1.1 课题研究的目的和意义电机是工业发展不可缺少的一大要素，在工业生产中有着重要的作用。

基于51单片机的步进电机控制

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电）四拍（A-B-C-D-A。。。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC- CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。） 3、系统电路图
（1）接电源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦电容 0.1uF （2）接晶体：X1（PIN18）、X2（PIN19）。注意标出晶体频率（选用 12MHz），还有辅助电容 20pF （3）接复位：RES（PIN9）。接上电复位电路，以及手动复位电路，分析复位工作原理 4、接配置：EA（PIN31）（1）四个 8 位通用 I/O 端口，对应引脚 P0、P1、P2 和 P3；（2）两个 16 位定时计数器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）（3）一个串行通信接口；（SCON，SBUF）（4）一个中断控制器；（IE，IP）根据以上的方案比较与论证确定总体方案，确定硬件原理图。原理图如下：
1.3 步进电机的特点
1．精度高一般的步进电机的精度为步进角的 3-5%，且不累积。可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，这是步进电动机最突出的优点
2．过载性好——其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；
一、步进电机与驱动电路
1.1 什么是步进电机
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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）。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。

基于单片机的步进电机控制探讨

基于单片机的步进电机控制探讨在步进电机的运行过程中，来自于单片机的电子脉冲信号可以控制其转动角度，而借助于单片机硬件电路以及软件编程等形式，则可实现步进电机的启动、停止以及正反转等动作，以此来实现对步进电机的有效控制。

基于此，本文分析了基于单片机的步进电机控制方法，以期为步进电机的应用与控制提供相应参考。

标签：单片机;步进电机;控制策略;控制系统0 引言步进电机的系统结构简单，对转动定位控制精准，因此步进电机在仪表控制和过程控制中发挥着至关重要的作用，且在当今的自动化控制、电动阀控制、数控机床以及医疗设施等各领域中得到了广泛应用。

而在步进电机的具体应用过程中，单片机可以对其起到更加精准的控制作用，以此来实现应用效果的显著提升。

因此，在步进电机的应用与研究中，应加大对单片机控制的研究，以此来实现步进电机的良好应用与发展。

1 步进电机工作原理在步进电机的运行过程中，电子脉冲信号数量及其频率对其转动速度以及停止位置起到决定性作用。

在步进电机运行过程中，如果给定一个脉冲信号，其转子便可经过相应角度，我们将该角度叫做步距角。

就目前的步进电机来看，步距角一般按照半步和一步进行划分，具体情况如表1所示。

按照以上划分方式，每给定一个脉冲信号，步进电机就可以转动0.9°，随着脉冲信号书的连续给定，可控制步进电机实现连续运转。

2 基于单片机的步进电机控制2.1控制系统框架分析2.1.1硬件系统设计构架分析在本次所研究的步进电机控制系统中，应用到的单片机为51单片机，主控制器型号为80C51，该控制器属于一种有着高效性的微控制器，通过该控制器的应用，可以为嵌入形式的控制系统提供出价格低廉、灵活度高的方案，其组成部分及其个数如表2所示。

在本次研究中，主要选择的步进电机是四相六线形式的步进电机，其额定电压是12V，这种步进电机可以在单拍模式下工作，也可以在单双拍混合模式下工作。

但是通常情况下，在该步进电机工作在单拍模式下时，其转动相角过度比较少，转动角度比较大，而且转动也并不十分连贯[1]。

基于单片机的两轴步进电机协同控制

基于单片机的两轴步进电机协同控制学院自动化学院专业自动化班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2011年6月沈阳航空航天大学毕业设计（论文）摘要鉴于单片机具有优异的性能价格比、较高的集成度和较小的体积以及很强的控制功能和低电压、低功耗等优点，用它作为控制核心的产品越来越多，广泛应用于机电控制、智能仪器仪表以及人类生活中。

本次设计采用单片机作为核心元件，设计了两轴步进电机协同控制的硬件系统。

该系统按功能可分成四大模块；即输入模块，控制模块，被控模块以及实时监控显示模块。

其中，控制模块的控制方案选用了圆弧插补控制算法控制两轴步进电机协同工作；输入模块采用键盘输入方式，利用键盘分别控制想对应的状态，达到不同象限的不同运行模式；被控模块主要采用了两个四相步进电机，利用步进电机精确度高，没有积累误差的优点来实现所需要的运行轨迹；由于本次试验并没有真正的做二维工作平台，因此增加一个实时监控模块来监控步进电机的运行状态，更加直观的观察到步进电机的运行轨迹，判断是否符合设计要求。

本次设计由于采用了大量成熟的元器件，因此所设计的系统具有价格低廉，易于实现，可大量生产的优点。

关键词：单片机，机电控制，圆弧插补,控制系统基于单片机的两轴步进电机协同控制Two-axes Step Motors Cooperative Control Based on MSC-51AbstractIn view of the fact that the Microcontroller has the cheap price and good controlling function、the high integration rate and the small volume as well as low voltage、low power loss. It is to be the controlling core of the product more and more. Applying widely in the mechanical and electrical controlling、the intelligent instrument measuring appliance and the humanity lives.The design uses a microcontroller as a core component, the design of two-axis stepper motor control hardware together. The system according to the functions can be divided into four modules; the input module, control module, was charged with the module and real-time monitoring of the display module. Among them, the control module of the control scheme used a circular interpolation control two-axis stepper motor control algorithm to work; input module uses keyboard input methods, like using the keyboard, respectively, corresponding to the state control, to different quadrants of the different operating modes; charged module uses two four-phase stepper motors, stepper motors using high precision, there is no accumulation of errors required to achieve the benefits of running track; Since this test does not really do the two-dimensional work platform, thereby increasing a real-time monitoring module to monitor the operational status of the stepper motor, a more intuitive observation to the stepper motor trajectory, to determine compliance with design requirements.Since this design uses a large number of mature components, so the design of the system is inexpensive, easy to implement, can the advantages of mass production.Key word: Microcontroller, Machinery and electrical controlling, the circular running，the controlling system沈阳航空航天大学毕业设计（论文）目录1 绪论 (1)1.1 简介 (1)1.2 课题研究的内容及要求 (3)1.2.1 课题的主要研究的内容 (3)1.2.2 本系统的功能 (3)1.3 本文的主要内容 (4)2 单片机控制两轴步进电机协同控制硬件设计 (5)2.1 单片机控制系统总体设计方案 (5)2.2 单片机的最小系统 (5)2.2.2存储结构 (6)2.2.3中断系统 (7)2.2.4定时/计数器工作方式 (9)2.2.5 I/O口的结构及功能 (10)2.2.6 其它主要管脚介绍 (11)2.3 键盘输入模块 (12)2.3.1键盘介绍 (12)2.3.2键盘设计方案 (12)2.4 被控模块 (13)2.4.1步进电机选择 (13)2.4.2 步进电机驱动设计 (14)2.5 显示模块 (15)3 系统软件设计 (17)3.1 系统主程序 (17)3.2 显示子程序 (18)3.3 键盘按键控制步进电机控制子程序 (19)3.4 两轴步进电机协同工作的控制方案 (20)4 联合调试 (25)4.1 联合调试说明 (25)基于单片机的两轴步进电机协同控制4.2 联合调试结果 (25)4.3 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录I 程序清单 (30)沈阳航空航天大学毕业设计（论文）1 绪论1.1简介随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机，而单片机就是这种微型计算机。

基于单片机的步进电机的控制系统(DOC)

毕业设计（论文）题目：基于单片机的步进电机的控制系统系（院）：专业：姓名：学号：校内指导教师：职称：讲师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引言.................................................................. - 1 - 第1章步进电机的现状及趋势............................................ - 2 -1.1 课题研究的目的和意义........................................... - 2 -1.2 国内外研究情况................................................. - 2 -1.3论文的主要研究内容.............................................. - 3 - 第2章步进电机的原理及总体设计........................................ - 4 -2.1步进电机原理及控制技术.......................................... - 4 -2.1.1换相顺序的控制............................................ - 4 -2.1.2步进电机的换向控制........................................ - 4 -2.1.3步进电机的速度控制........................................ - 4 -2.1.4步进电机的起停控制........................................ - 4 -2.1.5步进电机的加减速控制...................................... - 5 -2.1.6步进电机的换向控制........................................ - 6 -2.2总体设计方框图.................................................. - 6 -2.3设计原理分析.................................................... - 6 -2.3.1元器件介绍................................................ - 7 -2.3.2方案论证.................................................. - 8 - 第3章硬件设计........................................................ - 9 -3.1控制电路........................................................ - 9 -3.2最小系统........................................................ - 9 -3.3驱动电路....................................................... - 10 -3.4显示电路....................................................... - 11 -3.5总体电路图..................................................... - 12 - 第4章软件设计....................................................... - 12 -4.1主程序设计..................................................... - 12 -4.2定时中断设计................................................... - 13 -4.3外部中断设计................................................... - 14 -4.4源程序（汇编语言程序）......................................... - 16 - 第5章调试与检测..................................................... - 20 -5.1 程序编译时的错误及处理办法.................................... - 20 -5.2 LM7812出现的错误及解决办法.................................... - 20 -5.3步进电机的转动错误及解决办法................................... - 20 - 第6章结论........................................................... - 21 - 致谢................................................................ - 22 - 参考文献.............................................................. - 23 -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。

基于单片机的步进电机多轴运动控制系统设计

摘要步进电机是将电脉冲信号转变成角位移的执行机构，其转速、停止位置只与脉冲信号的频率和脉冲数有关，具有误差小，易控制等特点，广泛应用于机械、电子、纺织、化工、石油等行业。

尤其是在医疗行业中，比如在 X 光扫描方面，都会用到电机，步进电机的优点使其成为医疗行业里最为适用的电机。

本设计中的多轴控制系统可以运用在 X 光扫描仪等多种仪器上。

本设计选用 STC89C55RD+型单片机作为核心控制单元，实现 M35SP-7 型步进电机的多轴运动控制，并通过 RS232 串口实现与上位 PC 机通讯功能。

设计中运用单片机软件编程方式实现步进电机环形分配器功能，用 P1.0 口、P1.1 口、P1.2 口和P1.3 口分别控制四相步进电机的 A 相、B 相、C 相和 D 相绕组的通电顺序，软件上采用查表方法实现单双八拍工作方式环形脉冲分配。

步进电机驱动部分采用ULN2003A 驱动芯片，实现功率放大，驱动步进电机。

最后使用 Proteus 软件绘制了单片机控制步进电机多轴运动的原理图。

上述设计经实验验证是有效可行的。

关键词单片机，步进电机，多轴运动，串口通讯AbstractStepper motor is an implementing mechanism that convert the electronic pulse intoangle displacement.Its speed and the stop position only about the frequencyand pulseseveral of the pulse signal,its characteristics are minor error,easy to control and so on,itis widely applied to mechanical, electronic, textile, chemical, oil, etc. Especially in themedical industry,such as an x-ray scanning,need motors.Stepper motor'sadvantagesmake it become the most suitable medical industry machine.The multi-axiscontrolsystem in the design can be used on a variety of instruments such as an x-ray scanning.This design choose STC89C55RD + SCM as the core of the control unit,to realizeM35SP-7 type stepper motor's multi-axis control,and use RS232 serial torealize PCcommunication function.This design use SCM software programming realize steppermotor circular distribution function,P1.0, P1.1, P1.2 and P1.3 respectively controllingA, B, C and D phases' electricity order on the four phase step motor's.Software is usedon look-up table method teak eight single working way circular pulse distribution.Thisdesign use ULN2003A realize power amplifier to drive stepper motor.Finally Keywords：SCM, Stepper Motor, Multi-axis motion, serial communicationusingProteus to draw the principle diagram of the SCM control stepper motormulti-axismotion.The above design experiments showed is effective and feasible.基于单片机的步进电机多轴运动控制系统设计目录第一章引言..........................................................................................................................1 1.1 选题背景............................................................................................ (1)1.2 研究意义 (1)1.3 发展状况 (2)1.4 课题主要研究的内容 ................................................... 3 第二章控制系统硬件设计 ........................................................................................... (4)2.1 单片机控制系统原理............................................................................................ (4)2.1.1 单片机的种类............................................................................................ (4)2.1.2 单片机的发展历程............................................................................................ (4)2.1.3 51 单片机的引脚安排 (5)2.1.4 单片机的结构............................................................................................ (7)2.2 步进电机............................................................................................ (11)2.2.1 M35SP-7 步进马达的性能参数 (12)2.2.2 步进电机原理............................................................................................ (13)2.2.3 驱动控制系统组成..............................................................................................182.2.4 步进电机的应用............................................................................................ (21)2.2.5 步进电机的单片机控制 (22)2.2.6 步进电机的多轴联动 (23)2.3 ULN2003A 驱动芯片............................................................................................4.1 单片机程序设计........................................................................................... (34)4.2 程序实现与调试........................................................................................... (34)第五章结论与展望........................................................................................... . (37)5.1 结论........................................................................................... . (37)5.2 展望........................................................................................... . (37)参考文献 .......................................................................................... .. (38)致谢........................................................................................... . (40)附录........................................................................................... . (41)声明........................................................................................... . (48)第一章引言1.1 选题背景不仅在大型工业中，在医疗过程中也需要机械的帮助，利用步进电机的多轴控制可以让医疗设备精确的扫描人体的各个部位，为治疗带来更精确的数据来正确、快速的治疗病人。

基于80S51单片机同时对X-Y轴两个步进电机进行精密控制的实现

基于80S51单片机同时对X\Y轴两个步进电机进行精密控制的实现摘要：以单片机为核心，通过硬件和软件相结合，用自动和手动的方法控制步进电动机完成X方向和Y方向的移动控制，系统硬件包括键盘输入电路、单片机主控电路、显示电路、和驱动电路和两个步进电机。

主控电路是使用89S51单片机，从P3口键盘输入，P1口输出控制步进电动机的脉冲序列，P0和P2口输出显示信号。

显示电路使用共阳数码管实现从键盘设置的坐标参数的显示。

驱动电路和主控制电路间使用光耦合器实现隔离。

从单片机P1口输出的脉冲序列通过达林顿管TIP122的放大输出到X方向和Y方向的两个步进电机，从而实现系统在X和Y两个方向的吊装控制。

关键词：89S51；步进电机；达林顿管Abstract：Take the monolithic integrated circuit as the core, unifies through the hardware and the software, step-by-stepped the electric motor with automatic and the manual method control to complete X direction and the Y direction movement control, the system has included the keyboard entry electric circuit, the monolithic integrated circuit master control electric circuit, the display circuit and the actuation electric circuit and two stepping motors. The master control electric circuit uses 89S51 monolithic integrated circuit, from P3 mouth keyboard entry, P1 mouth output control step-by-steps the electric motor pulse sequence, P0 and P2 mouth output demonstration signal. The display circuit use altogether positive numerical code tube realization the coordinates parameter demonstration which establishes from the keyboard. Actuates between the electric circuit and the master control electric circuit uses the optical coupler to realize the isolation. Outputs from the monolithic integrated circuit P1 mouth output pulse sequence through the Darington tube TIP122’s enlargement to X direction and Y direction two step-by-steps the electrical machinery, thus realization system in X and Y two direction hoisting controls.Key words：89S51；stepping motor；drington tube引言随着经济的发展，步进电机在车床、机器人等精密控制领域的使用越来越广泛，而实现更准确、更智能、更安全高效的控制步进电机是当前最迫切需要。

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小车控制系统设计

基于单片机的步进电机小车驱动系统设计摘要本设计以 STC89C52 单片机最小系统为核心，设计了一种两相四线步进电机的驱动器电路。

整个系统通过单片机控制步进电机驱动器的输出信号，对步进电机的动作进行控制，进而实现小车的行走动作。

文章包括了步进电机正转、反转、加速、减速这些基本旋转，以及在此基础之上同时控制两个步进电机，实现小车的前进、后退、左转与右转。

并在小车上增加一些传感器模块，使单片机正常驱动步进电机，带动小车执行相应任务的同时，根据传感器模块的反馈，不断修正，直到任务实现小车循迹与避障功能。

至此来证明所设计的驱动电路的可行性。

文章中不仅包括了在步进电机驱动电路基础上的单片机扩展电路，也包括了专门为单片机供电的5V稳压电路的分析与设计，以及使单片机串口与计算机USB接口直接进行通信的上位机电路的设计。

关键词：STC89C52；步进电机；步进电机驱动电路；循迹；避障Stepping motor vehicles drive system design based onSingle-Chip MicrocomputerAbstractThis design with STC89C52 SCM smallest system as the core, designed a two phase four-wire stepping motor drive circuit.The whole system by single chip microcomputer control stepping motor drives the output signal, to control the motion of the stepper motor, and realizes the car to walk. Articles including the stepper motor are turning, inversion, acceleration, deceleration, these basic rotation, and on this basis at the same time control two stepper motors, implement the car move forward, backward, turn left and turn right. And add some on the car sensor module, MCU to normal driving stepping motor, drive car corresponding tasks at the same time, according to the feedback of sensor module, the correction unceasingly, until the task to realize the car tracking and obstacle avoidance function. At this point to prove the feasibility of the designed driver circuit.Not only included in the article based on step motor drive circuit of single chip microcomputer extended circuit, also included for MCU power supply 5 v voltage regulator circuit analysis and design, and make the microcontroller serial port and the computer USB interface directly communicate superior mechanical and electrical design of the road.Keywords: STC89C52; stepper motor; stepper motor drive circuit; tracking; obstacle avoidance目录第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 课题研究的内容 (1)第2章系统总体设计 (2)2.1 系统设计要求 (2)2.2系统框图 (2)2.3设计规划 (2)第3章系统硬件设计 (4)3.1单片机介绍 (4)3.1.1单片机概述 (4)3.1.2单片机的特点 (4)3.1.3单片机的应用领域 (4)3.1.4 单片机选用 (5)3.1.5控制电路设计 (6)3.1.6单片机供电模块设计 (9)3.2步进电机介绍 (10)3.2.1步进电机的概述 (10)3.2.2步进电机的特点 (10)3.2.3步进电机的工作原理 (11)3.2.4步进电机选用 (11)3.3步进电机驱动器的设计 (11)3.4系统功能设计 (13)3.4.1循迹功能 (13)3.4.2避障功能 (15)3.5上位机电路设计 (15)第4章系统软件设计 (19)4.1电机控制流程图 (19)4.2 电机方向控制 (19)4.3速度控制 (20)4.4循迹 (21)4.5避障流程图 (21)第5章总结与展望 (23)5.1总结 (23)5.2展望 (23)I参考文献 (24)附录Ⅰ程序清单 (25)1.电机旋转程序 (25)2.循迹程序 (27)3.避障程序 (31)附录Ⅱ单片机驱动电机电路 (35)附录Ⅲ外文文献翻译 (36)II第1章绪论第1章绪论1.1课题背景步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。

基于单片机的步进电机控制系统设计

Vpp为本引脚的第二功能。
（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。

基于单片机控制步进电机

课程设计(论文)说明书题目：基于单片机控制步进电机院（系）：专业：自动化学生：健学号：**********指导教师：***职称：2017年5 月1日本课程设计的要用51系列单片机对步进电机进行控制，对单片机控制步进电机系统的控制方式和软件设计进行研究，分别从速度控制，正反转进行详细的分析，步进电机是一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移。

当步进驱动收到一个脉冲信号，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）。

通过控制脉冲个数即可控制角位移量，从而达到准确定位的目的。

关键字：单片机；步进电机；控制系统；In this paper, the design used 51microcontroller series of stepper motor control SCM control of the stepper motor control system and software design of the study from the speed and direction, stepper motor electromechanical control the implementation. When stepping drivers receive a pulse signal it stepper motor driven in the direction set by a fixed rotating angular displacement, thus achieving the purpose of accurate positioning; pass control to control the pulse Frequency of motor rotation speed and acceleration so as to achieve the purpose of speed.Keywords：Single slice machine；Stepper motor；Control system目录引言11设计目标21.1设计方案意义2 1.2设计功能简介21.3总体设计框图22 电路实现方案及软件仿真32.1方案选择论证3 2.2单元电路6 2.2.1 驱动电路62.2.2 液晶显示电路62.2.3单片机控制电路63电路板的制作及调试83.1电路的改进8 3.1.1 液晶屏的选择83.1.2 驱动电路的选择83.1.3 步进电机的选择83.2p r o t e l原理图和p c b的印制9 3.3电路板的制作10 3.4故障分析及调试10 4心得体会11参考文献122附录133引言现在科技越来越发达，单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点，广泛应用于数控机床、机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。

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 onAT89C52Abstract: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。

The paper introduce one way that controls the stepping motor by microcomputer AT89C52 depending on the control signal to which input data convert control the line displacement of the stepping motor，namely simply graph plotter，including its hardware and software。

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研究

基于单片机的步进电机控制系统研究一、本文概述随着现代工业技术的快速发展，步进电机作为一种重要的执行元件，在精密控制、自动化设备、机器人技术等领域得到了广泛应用。

步进电机控制系统是实现其精确、高效运行的关键，而单片机作为一种集成度高、功能强大、成本较低的微控制器，在步进电机控制系统中发挥着重要作用。

本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统，分析其设计原理、实现方法以及性能优化，为步进电机控制系统的实际应用提供理论支持和技术指导。

本文首先介绍了步进电机的工作原理和特性，以及单片机在步进电机控制中的应用优势。

接着，详细阐述了基于单片机的步进电机控制系统的总体设计方案，包括硬件电路设计和软件编程实现。

在硬件电路设计方面，重点介绍了单片机选型、驱动电路设计、电源电路设计以及接口电路设计等内容；在软件编程实现方面，主要讨论了步进电机的控制算法、运动轨迹规划以及通信协议设计等关键技术。

本文还对基于单片机的步进电机控制系统的性能进行了深入分析和优化。

通过实验研究，对比了不同控制算法对步进电机运动性能的影响，探讨了提高系统精度和稳定性的有效方法。

针对实际应用中可能出现的干扰和故障，提出了相应的抗干扰措施和故障诊断方法。

本文总结了基于单片机的步进电机控制系统的研究成果，并展望了未来的发展方向。

通过本文的研究，不仅有助于加深对步进电机控制系统原理和实现方法的理解，也为步进电机控制系统的优化设计和实际应用提供了有益的参考和借鉴。

二、步进电机及其控制原理步进电机是一种特殊的电机类型，其设计允许它在离散的角度位置上精确地旋转。

与传统的交流或直流电机不同，步进电机不需要复杂的控制系统来实现精确的位置控制。

它通过一系列离散的步进动作，即“步进”，从一个位置移动到另一个位置。

每个步进的角度通常是固定的，这取决于电机的设计和构造。

步进电机通常由一组电磁线圈构成，每组线圈都与电机的一个或多个极相对应。

当电流通过线圈时，它会产生一个磁场，这个磁场与电机内的永磁体相互作用，导致电机轴的旋转。