基于单片机的步进电机控制系统设计开题报告
基于单片机的步进电动机调速系统的设计开题报告
基于单片机的步进电动机调速系统的设计开题报告标题：基于单片机的步进电动机调速系统的设计开题报告一、选题背景和意义步进电动机是一种常见的电动机类型，具有精度高、控制简单、适用范围广等优点。
在工业自动化控制系统中，步进电动机的调速系统被广泛应用。
本次设计旨在基于单片机技术，设计一种步进电动机调速系统，以实现对步进电动机的精准控制，提高生产效率和产品质量。
二、研究目标1. 设计一套基于单片机的步进电动机调速系统，实现对步进电动机的精准控制；2. 实现步进电动机的速度控制和位置控制功能，以满足不同应用场景的需求；3. 提高步进电动机的运动精度和稳定性，提高生产效率和产品质量。
三、研究内容和方法1. 系统硬件设计：选择适当的单片机型号，并搭建单片机控制电路，包括电源电路、驱动电路、信号输入输出接口等；2. 系统软件设计：使用C语言编程，编写单片机的控制程序，实现步进电动机的速度和位置控制；3. 系统测试与优化：对设计的步进电动机调速系统进行测试，并根据测试结果进行优化改进，提高系统的性能和可靠性。
四、预期成果和创新点1. 设计一套基于单片机的步进电动机调速系统，实现对步进电动机的精准控制；2. 实现步进电动机的速度控制和位置控制功能，满足不同应用场景的需求；3. 提高步进电动机的运动精度和稳定性，提高生产效率和产品质量。
五、进度安排1. 第一周：调研相关技术和文献，了解步进电动机的原理和控制方法；2. 第二周：选择适当的单片机型号，并搭建单片机控制电路；3. 第三周：编写单片机的控制程序，实现步进电动机的速度和位置控制；4. 第四周：对设计的步进电动机调速系统进行测试，并进行优化改进；5. 第五周：撰写设计报告和制作展示材料。
六、存在的问题和解决方案1. 硬件选型：选择适合步进电动机调速系统的单片机型号和驱动电路，可以参考相关文献和实验室的经验；2. 软件编程：由于步进电动机的控制涉及到速度和位置的精确控制，需要仔细编写控制程序，可参考相关的单片机控制实例；3. 系统测试：在测试过程中可能会出现电路连接错误、程序逻辑错误等问题，需要仔细检查和排除故障。
单片机控制步进电机开题报告
实现本课题需要对模拟实验装置的各组成部分有较深的认识，尤其是步进电机，并需要掌握电路的相关原理。只需要完成相应的设计即可，并不需要有特定的实验场所。
四、工作方案分析及进度计划
第一阶段：根据课题完成选题报告，并对论文的框架和内容有一个大体的构思，并在指导老师的帮助下，整理相关资料、补学空白知识点，做好撰写论文的前期准备工作。
本 科 学本课题研究现状及可行性分析
随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础，它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。
第二阶段：按照指导教师所下任务书的具体要求完成开题报告。
第三阶段：在导师的指导下，进一步分析整理资料，完成论文初稿。
第四阶段：与导师进行讨论，总结充实研究内容，并对论文进一步修改。
第五阶段：在指导老师的帮助下充分做好答辩准备，积极准备答辩材料。
五、指导教师意见
指导教师（签名）：
年月日
六、教研室审核意见
数控加工的效果很大一部分是由数控程序在决定的，数控程序描述了加工路线，反映了工序的先后，从而影响着加工质量。所以数控程序在用于加工前必需进行可行性的验证。但是数控机床是高技术设备，价格昂贵，保养维修都相当复杂，数控加工程序编写后的模拟验证如果直接在数控机床上进行的话，这将是十分不经济同时也是不切合实际的。但是数控加工程序编写后的模拟验证却又是数控加工前期工作中非常关键也很必要的一部分。所以设计一种数控机床模拟试验装置就显得很有必要了。
二、本课题需要重点研究的关键问题及解决问题的思路
基于单片机和FPGA的步进电机控制系统的研究的开题报告
基于单片机和FPGA的步进电机控制系统的研究的开题报告一、研究背景和意义步进电机是一种常见的动力传动装置，广泛应用于电子制造、自动化控制、仪器仪表等领域。
它不仅可以控制精度高、运动平稳，还具有高速、高效、节能等特点，因此备受青睐。
目前，利用单片机和FPGA等嵌入式技术来实现步进电机控制已成为研究热点之一。
该技术在机械制造、电子控制等领域得到了广泛应用。
本研究拟基于单片机和FPGA的步进电机控制系统进行深入研究，主要围绕以下几点开展相关工作：1. 设计一种新型步进电机控制系统，提高控制效率和精度。
2. 利用FPGA优势，实现控制算法的高速计算及精确控制，进一步提高控制系统的稳定性和可靠性。
3. 集成单片机和FPGA，实现控制系统的智能化。
通过编写程序，实现自适应控制、误差调整等功能。
4. 通过实验验证，测试该控制系统的控制效果和性能，为进一步推广和应用提供理论和实践基础。
二、主要研究内容1. 步进电机基本原理分析：阐述步进电机的组成、工作原理及转动方式等基本概念，为后续控制系统研究提供理论基础。
2. 基于单片机的步进电机控制：设计合理的电机驱动电路，编写控制程序，实现对步进电机的准确控制。
探索单片机的并口、串口、中断等技术在步进电机控制中的应用。
3. 基于FPGA的步进电机控制：探索FPGA在步进电机控制中的作用，利用FPGA的高速计算和可编程性，实现精确控制和高效算法运算。
4. 经典步进电机控制算法研究：利用单片机和FPGA实现一般步进电机控制算法，比如开环控制、闭环控制、脉冲直接驱动等算法研究及仿真。
5. 控制系统集成设计：将单片机和FPGA控制系统集成在一起，实现电机驱动、数据处理、界面显示等功能。
对控制系统智能化进行研究，比如自适应控制、误差调整等功能。
三、预期成果与意义1. 设计出一种新型高效、精密的控制系统，比现有的控制系统更加实用、可靠。
2. 探索了单片机和FPGA的组合尤其是FPGA在步进电机控制中的应用，极大程度提高了控制效率，为控制领域的发展注入新的活力。
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。
3、设计一套完整的包括键盘电路、显示电路在内的外围电路。
4、对整个控制系统的软件进行编制。
1引言1.1 国内外的研究情况1.2 步进电机控制系统设计的意义1.2.1 国内外常见的步进电机控制系统1.2.2 步进电机基本驱动类型1.3 本论文研究的主要工作和安排2 步进电机的概况2.1 步进电机的特点2.2 步进电机的类型2.3 反应式步进电机3 步进电机控制系统的概述3.1 步进电机控制系统简介3.2 本系统简介及特点3.3 本系统可实现功能4 系统硬件设计4.1 系统组成4.2 系统核心——AT89C20514.2.1 AT89C2051简介4.2.2 系统端口分配4.3 系统外围电路设计4.3.1 显示电路设计4.3.2 键盘电路设计4.3.3 步进电机脉冲输出电路4.4 驱动电路4.4.1 电路原理4.4.2 元件参数选择4.4.3驱动电路仿真5 系统软件设计5.1 系统软件主流程5.2 系统软件运行仿真6 实物制作6.1 硬件制作6.2 程序烧入运行7 总结与展望7.1 本项目取得的成果7.2 研究的不足之处致谢附录三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等本论文首先简单介绍了步进电机的应用和发展的历史，然后介绍了步进电机常见的控制系统方案和常见的驱动方案，在这个基础上提出了自己的设计目的，即设计一套硬件系统较简单、经济，但功能较为齐全，操作方便，适应性强，可靠性高，而且能人机交互的步进电机控制系统。
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现【开题报告】
开题报告电气工程及其自动化基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现一、课题研究意义及现状步进电机是一种将数字脉冲信号转换成机械位移或者线位移的数模转换元件。
它只有在专用的脉冲电源供电下进行，其转子的角位移量，与输入脉冲数成正比。
尽管每走一步的步距角存在一定的误差，然而，连续旋转一周后，其累计误差为零。
另外，步进电机动态响应快，控制性能好，使它和驱动控制器组成的开环数控系统，既有较高的控制精度，良好的控制，又能稳定可靠的工作，使之成为各种电机中的首选。
随着世界经济全球化的发展，国际上发达国家的一些大公司，将一些量大面广的劳动密集型的产品向劳动力比较低低廉的中国转移使得我国在该类电动机的研究及生产上，形成了一定的规模，在国际市场上已有很强的竞争力。
本课题就是采用单片机和步进电机相结合的方式，设计一个硬件系统较简单、经济，但功能较为齐全，适应性强，操作方便，交互性强，可靠性高的控制系统。
该系统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，只需改变软件就能适应新的环境，并且在本设计中利用动态扫描技术，把显示电路和键盘电路有机的结合起来，节约了单片机的端口，能做到一定的人机交换，而且为了抗干扰，提高可靠性，加入看门狗电路，在软件设计上加入去抖动，使系统更加的完善化，但是其中也存在不足，需要进一步研究。
通过对课题的研究，可使我进一步理解单片机强大的运算功能和可编程的特点，同时学会利用单片机进行设计电路，并且用改变软件方法来控制步进电机实现不同的运行状态，将使我在大学期间所学到的知识不但得到充分的利用，而且还扩充了步进电机这方面的知识，为以后在工作岗位上，从事相关工作打下良好基础。
二、课题研究的主要内容和预期目标设计一套低成本、硬件系统较简单，但功能较为齐全，适应性强，操作方便，可靠性高的步进电机控制系统。
具体要求如下：1.能使电机运行于三相双三拍和三相单双六拍的方式；2.运行模式有单步、连续和预置步数三种；3.可以预置转向或者在运行时改变转向；4.预置步数运行模式时，步数设置范围为0～999步；5.连续运行模式时速度256档可调（0～255）；6.步进控制脉冲输出频率范围：20HZ～2KHZ或更宽；7.用三位数码管显示速度档位或者步数，用两个LED分别指示电机转向和运行方式；8.各种操作用按键来输入，操作方便；可靠性高。
开题报告：基于单片机与步进电机的驱动接口设计
长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题目名称基于单片机与步进电机的驱动接口设计题目类型系部信息系专业班级自动化60802班学生姓名罗万里指导教师徐爱军辅导教师徐爱军开题报告时间基于单片机与步进电机的驱动接口设计一、研究的课题与选题意义1、课题：基于单片机与步进电机的驱动接口设计2、理论意义：步进电机是一种将电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.通过改变电脉冲频率,可在大范围内进行调速.同时,该电机还能快速起动、制动、反转和自锁.此外,步进电机易于实现与计算机或其他数字元件接口,适用于数字控制系统.步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。
3、现实意义：随着科学技术的进步、工业自动化的进程，机械手将进一步取代简单而笨重的人工操作，逐步把在恶劣环境下工作的人们解放出来，这对于改善人们的工作条件、提高工作效率，具有一定的现实意义。
采用低价的单片机控制系统, 它最突出的优点是可以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，并且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。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。
二、课题的基本内容：1、利用8051单片机、常用数字逻辑接口器件、ROM、RAM存储器器件、功率驱动器件，设计一个步进电机的单片机控制系统，在了解分析步进电动机工作原理的基础上，设计一种正确有效的步进电机驱动接口，解决步进电机的速度控制问题。
采用Keil uVision2编程，通过Proteus环境仿真，显示控制结果。
2、步进电机工作原理：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，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。
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计 开题报告
指数形加减速控制指数曲线控制是指在加速或减速时，步进电机的速度呈指数曲线变化。在开始时加速度最大，随着时间的推移，加速度逐渐减小，在理想情况下应该减小为零，这种方法符合步进电机的矩频特性，快速响应性能好，升降时间短，但当速度变化较大时平衡性比较差。
6步进电机的调速的实现
步进电机的速度由单片机发送的脉冲频率决定，而脉冲频率可以通过软件延时和硬件定时两种方式实现。通过调用标准延时子程序产生脉冲的方法称软件延时，该法首先设置两个字节作为延时程序的入口地址，再根据需要延时的时间长短给这两个字节赋值，则单片机就会按照设置的延时时间不断地产生脉冲信号控制步进电机转动。软件延时的方法程序简单、思路清晰，而且不占用单片机的硬件资源，但是在延时过程中一直占用着单片机的CPU的宝贵时间，CPU不能处理来自外部传感器的各种事件。通过使用单片机的定时/计数器T0或T1，定时产生脉冲的方法称为硬件定时，该法首先根据定时的时间长短设定定时器的工作模式，然后输入定时器的定时常数，则定时器就会定时溢出，单片机就会每溢出一次就产生一个脉冲信号控制步进电机转动。硬件定时的方法既需要硬件（定时/计数器T0或T1），又需要软件来产生所需频率的脉冲信号，是一种软硬结合的方法，虽然占用了一个定时器，但是提高了CPU的利用率，CPU在定时器没产生溢出时运行其它程序。
2阎石.数字电子技术基础M.清华大学出版社，1983年
3陆心如.数字信号处理原理及应用M.北京:电子工业出版社，1996年6月
4童诗白.模拟电子技术基础M.人民教育出版社，1981年
基于单片机的步进电机控制_开题报告
湖北师范学院学士学位论文（设计）开题报告学生姓名方健所在院系机电与控制工程学院所在班级0801指导教师万里光学生学号2008118010141专业方向电气工程及其自动化开题时间2011．12.1导师职称讲师论文题目基于单片机的步进电机控制系统设计文献综述：前言部分在现代工业和经济生活中，随着工业自动化的发展，电机的应用也越来越广泛，日益成为我们日常生活中不可缺少的一部分，无论是交通工具，还是家用电器都离不开电机的运转。
步进电机作为电机的一种，可以靠开路控制做精确的定位，在一些重要的领域有着普通电机不可替代的作用。
普遍应用于电脑的外设及工业生产的自动化机具设备中，如NC车床、切割机，此外机器人的各个关节控制也大量的使用步进电机。
近些年来，由于步进电机的控制精度不断提高，越来越多有较高控制精度要求的系统也开始采用步进电机，步进电机的应用范围进一步扩大。
对于小功率步进电机,一般采用单片机与专用步进电机驱动器联合工作的方式，单片机产生脉冲,控制停启、正反转，变速等,专用步进电机驱动器则进行脉冲环形分配及功率驱动，这种控制方式降低成本,缩小体积,简单方便,易于实现。
本论文的目的是设计出基于单片机的步进电机控制系统，包括系统硬件和软件的设计，程序的编写和调试以及实物的焊接。
以单片机作为控制系统的核心，设计一个控制系统，通过单片机输出不同的脉冲信号，实现电机的不同运行。
在实际中，能够通过键盘设置步进电机的转向和转速，并在LED显示器上显示步进电机转速或工作状态。
通过介绍系统的软硬件构成及其特点，详细论述了怎样通过单片机控制其输出来控制步进电机的运转，并对应地在数码管上显示出来。
还系统地介绍了步进电机的组成、工作原理和控制方法。
同时也对单片机进行了简单的介绍。
单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU），就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入输出（I/O）接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块芯片上，组成单片微型计算机。
最新基于单片机步进电机控制系统设计毕业设计开题报告
基于单片机步进电机控制系统设计毕业设计开题报告邮电与信息工程学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：李XX学号：0841020000专业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：基于单片机的步进电机控制系统的设计指导教师: 章XX2012 年 3 月 1 日1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述一．步进电机控制系统研究背景步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
因此非常适合单片机控制。
步进电机作为控制执行元件，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和精密机械等领域。
例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
以前的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路，或者集成电路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路，不利于系统的改进升级。
基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。
因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。
二．国内外研究步进电机控制系统概况我国数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电机控制系统，为了适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求，我国改革开放初期研究步进电机细分驱动技术，细分驱动是指在每次脉冲切换时，不是将绕组的全部电流通入或切除，而是只改变相应绕组中电流的一部分，电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分。
基于单片机的步进电机控制系统单片机课程设计报告
基于单片机的步进电机控制系统单片机课程设计报告IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】微机原理与接口技术课程设计报告基于51单片机的步进电机控制系统学号姓名班级 2011级电子2班华侨大学电子工程系摘要步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。
步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。
在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
因此非常适合于单片机控制。
它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
本课程设计以STC89C52单片机作为微控制器，使用混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN进行驱动，实现了对步进电机运行状态的简单控制，并将其运行状态用LCD1602液晶显示。
本次设计能实现的功能有电机运行、停止，设置运行圈数，调节转速，电机正反转，点动等。
关键词：STC89C52单片机，28BYJ-48步进电机，ULN2003AN驱动芯片，LCD1602显示，电机控制，点动第一章总体设计方案本次课程设计本课程设计以STC89C52单片机作为微控制器，使用混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN进行驱动，实现了对步进电机运行状态的简单控制，并将其运行状态用LCD1602液晶显示。
本次设计能实现的功能有电机运行、停止，设置运行圈数，调节转速，电机正反转，点动等。
系统流程图如下：第二章硬件原理一、STC89c52单片机、STC89c52芯片简介STC89C52是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及STC89C52引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
基于单片机的步进电机控制系统设计 开 题 报 告
毕 业 设 计 开 题 报 告
课题名称：
第2周：按照指导教师所下任务书的具体要求完成开题报告。
第2-----10周：在导师的指导下，进一步分析整理资料，完成论文初稿。
第10--15周：与导师进行讨论，总结充实研究内容，并对论文进一步修改。
第15----18周：在指导老师的帮助下充分做好答辩准备，积极准备答辩材料。
（二）研究的步骤与方法：
1、设计手段途径）
（2）选题依据及意义
本课题研究的目的是综合运用所学的《单片机原理及其接口技术》、《C语言程序设计》、《模拟电子技术基础》、《数字电路技术》等理论知识，加强对所学知识的理解，锻炼设计单片机应用系统能力，以单片机为核心设计一个简单、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。
1、通过键盘可设定步进电机转速；
2、通过“启动/暂停”键设定电机启停；
3、通过“正向”和“反向”按键改变电机的转向；
4、控制步进电机某一位置停转。
三、研究的进度安排及步骤、方法、措施
（一）进度安排：
第1周：根据课题完成选题报告，并对论文的框架和内容有一个大体的构思，并在指导老师的帮助下，整理相关资料、补学空白知识点，做好撰写论文的前期准备工作。
基于单片机的步进电机控制系统
学生姓名：
肖剑洪
学 号：
14102500892
学 院：
物理与电子学院
基于单片机的步进电机控制系统设计开题报告
二、学士学位论文（设计）开题报告学生姓名所在院系所在班级指导教师学生学号专业方向开题时间导师职称论文题目基于单片机的步进电机控制系统设计文献综述：1.前言在电气时代的今天，电动机一直在现代的生产和生活中起着十分重要的作用。
据资料统计，现有的90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%用于电动机。
电动机与人们的生活密切相关，而步进电机作为机电一体化的关键产品之一，是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电动机。
步进电机最大的特点是“数字化”，它是一种将电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。
通过改变电脉冲频率，可在大范围内进行调速。
同时，该电机还能快速起动、制动、反转和自锁。
此外，步进电机易于实现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字控制系统。
步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。
采用低价的单片机控制系统，可直接对步进电机进行控制，省去了昂贵的专用步进电机控制器，简化了硬件线路，降低了成本，提高了系统的可靠性。
2.主题步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、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。
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。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
单片机是现代电子技术的新兴领域，它的出现极大的推动了电子工业的发展。
已经它成为电子系统设计中组为普遍应用的手段。
基于单片机的步进电机控制_开题报告
所在班级
0801
指导教师
万里光
学生学号
2008118010141
专业方向
电气工程及其自动化
开题时间
2011．12.1
导师职称
讲师
论文题目
基于单片机的步进电机控制系统设计
文献综述：
前言部分
在现代工业和经济生活中，随着工业自动化的发展，电机的应用也越来越广泛，日益成为我们日常生活中不可缺少的一部分，无论是交通工具，还是家用电器都离不开电机的运转。步进电机作为电机的一种，可以靠开路控制做精确的定位，在一些重要的领域有着普通电机不可替代的作用。普遍应用于电脑的外设及工业生产的自动化机具设备中，如NC车床、切割机，此外机器人的各个关节控制也大量的使用步进电机。
因此，本课题的研究具有十分重要的意义。
参考文献
[1]李蒙,毛建东.单片机原理及应用[M].中国轻工业出版社,2010.2
[2]周向红.51系列单片机应用与实践教程[M].北京:北京航天航空大学出版社,2008.5
[3]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社,2009.12
步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
单片机步进电机控制系统设计 开题报告
中国计量学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名：杨成安学号：0630114236专业：电气工程及其自动化班级： 062设计（论文）题目：单片机步进电机控制系统设计指导教师：李刚副教授二级学院：现代科技学院2010年3 月18 日一、步进电机控制的背景和意义步进电机作为控制执行元件，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和精密机械等领域。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。
其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
步进电机和普通电机的区别主要在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。
在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。
二、研究现状步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pu1Semotr或 stepperServo，其应用发展己有约80年的历史。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用比如在数控系统中就得到广泛的应用。
目前世界各国都在大力发展数控技术，我国的数控系统也取得了很大的发展，我国己经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。
虽然与发达国家相比，我国的数控技术方面整体发展水平还比较低，但已经在我国占有非常重要的地位，并起了很大的作用。
我国数控系统在初期就是以单板机或单片机为数控核心，以步进电机为执行元件，由于其结构简单，价格便宜，很适合我国中小型企业使用。
我国所采用的步进电机以反应式步进电机为主，步进电机的伺服系统从控制方式上分为开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。
基于单片机的电机控制系统的设计 开题报告文本
课题能否实现：能□不能□
指导教师（签字）
年月日
选题是否合适：是□否□
课题能否实现：能□不能□
审题小组组长（签字）
年月日
四、研究内容
1、实现电机正转；
2、实现电机反转；
3、实现电机先正传后反转；
4、实现电机转速变化（最少三个不同的转速）；
5、电机可以人为控制启动和停止；
6、电机不同的功能之间使用键盘控制转换。
五、研究方法与手段
1、收集、整理相关本毕业设计的资料，熟练掌握单片机以及本设计相关的各类芯片的引脚、电器元件的功能，做出设计方案，对各种方案进行比较，选出最优方案，做好设计准备。
2013.05.10-2013.06.01撰写论文，准备答辩。
七、方案可行性分析
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。
xxxxxxxx大学本科生毕业设计论文开题报告课题名称基于单片机的步进电机的控制器设计系名电子信息工程专业电信学生姓名xxx指导教师xxxx一课题来源及意义步进电机是一种将电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
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二、学士学位论文（设计）开题报告学生姓名所在院系所在班级指导教师学生学号专业方向开题时间导师职称论文题目基于单片机的步进电机控制系统设计文献综述：1.前言在电气时代的今天，电动机一直在现代的生产和生活中起着十分重要的作用。
据资料统计，现有的90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%用于电动机。
电动机与人们的生活密切相关，而步进电机作为机电一体化的关键产品之一，是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电动机。
步进电机最大的特点是“数字化”，它是一种将电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。
通过改变电脉冲频率，可在大范围内进行调速。
同时，该电机还能快速起动、制动、反转和自锁。
此外，步进电机易于实现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字控制系统。
步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。
采用低价的单片机控制系统，可直接对步进电机进行控制，省去了昂贵的专用步进电机控制器，简化了硬件线路，降低了成本，提高了系统的可靠性。
2.主题步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、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。
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。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
单片机是现代电子技术的新兴领域，它的出现极大的推动了电子工业的发展。
已经它成为电子系统设计中组为普遍应用的手段。
近年来单片机技术得到了突飞猛进的发展，各种的单片机开发工具层出不穷，比如虚拟仿真技术。
这种新型的应用技术，在原理图设计阶段就可以对对单片机应用设计进行评估，检验所设计电路是否能够达到要求的技术指标，功能需求，还可以通过改变电子元器件的参数达到是电路设计最优化的目的。
实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
由于它做成的产品外围器件少，但功能却十分丰富，单片机只需要与适当的软件和外部设备相结合便能成为一个单片机控制系统。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。
单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。
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。
步进电机是数字控制电机，将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，非超载状态下，根据上述线性关系，再加上步进电机只有周期性误差而无累积误差，因此步进电机适用于单片机控制。
步进电机通过输入脉冲信号进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲总数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。
因此，单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。
通过理论知识的学习，查阅相关资料，学会元器件选择，通过实际动手安装与调试有关控制电路等过程，掌握电子线路设计的很多方法。
应用电子技术实现步进电机的控制功能得到广泛应用，可以起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。
3.总结根据该设计要实现的基本功能，需要按照以下步骤来实施。
1.翻阅设计电压表及语音播报功能的资料，熟悉应该设计的电路图和程序的设计，学习别人的设计方法。
2.在proteus上设计出原始的电路图并用keil编程软件写出初始的C程序，并进行不断地调试和改进。
3.将程序下载到仿真图里进行仿真，通过仿真的效果进行相关的调试和改进，力求达到完美的效果。
4.购买元器件进行焊接制作，并将程序下载到实物中的单片机中进行实际效果的调试，直到达到预期目的为止。
4.参考文献[1] 阎石数字电子电路[Z] 北京：中央广播电视大学出版社 1992[2] 实用电子电路手册[M] 北京：高等教育出版社 1992[3] 童诗白模拟电子技术基础[M] 北京：高等教育出版社1982[4] 李巡 MCS-51 系列微型计算机原理与应用[M]北京航空航天大学出版社2001，10-1[5] 张毅钢 MCS-51 单片机应用设计[M] 哈尔滨工业大学出版社2008，4-1[6] 周航慈单片机应用程序设计技术[M] 北京航空航天大学出版社2011，2-1[7] 赵长德李华李东MCS-51/98 单片机原理与应用[M] 机械工业出版社1900，1-1[8] 赵志英张友德单片微型机原理、应用与实验[M] 复旦大学出版社2008，1-1开题报告(正文)：1. 研究的目的和意义步进电机是一种将电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。
通过改变电脉冲频率,可在大范围内进行调速。
同时,该电机还能快速起动、制动、反转和自锁。
此外,步进电机易于实现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字控制系统。
步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。
采用低价的单片机控制系统, 可直接对步进电机进行控制，省去了昂贵的专用步进电机控制器，简化了硬件线路，降低了成本，提高了系统的可靠性，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。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
所以，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。
2. 论文综述步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
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，而半导体技术的发展则推进了步进电机在众多领域的应用。
在近30年间，步进电机迅速地发燕并成熟起来。
从发展趋向来讲，步进电机已经能与直流电机、异步电机、以及同步电机并列，从而成为电机的一种基本类型。
我国步进电机的研究及制造起始于本世纪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。
这些产品以多段结构三相反应式步进电机为主。
70年代初期，步进电机的生产和研究有所突破。
除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高水平。
70年代中期至80年年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电机不断被开发。
自80年代中期以来，由于对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，随着电子技术，控制技术以及电机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。
就传统的步进电机来说，步进电机可以简单地定义为，根据输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度（或长度），若不改变励磁状态则保持一定位置而静止的电机。
从广义上讲，步进电机是一种脉冲信号控制的无刷式直流电机，也可看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电机。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、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。
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。
通过理论知识的学习，查阅相关资料，学会元器件选择，通过实际动手安装与调试有关控制电路等过程，掌握电子线路设计的很多方法。
应用电子技术实现步进电机的控制功能得到广泛应用，可以起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。
3. 研究的方案及理论依据结合《数字电路技术》 、《电子技术基础课程设计》 、《模拟电子技术基础》 、《单片机》等有关知识进行设计。
论文的研究方法：按照设计要求及相关器件的原理进行研究和修改。
论文的研究内容：步进电机是一种将电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。
通过改变电脉冲频率,可在大范围内进行调速。
同时，该电机还能快速起动、制动、反转和自锁。
步进电机控制程序设计的主要问题有三个：第一、控制脉冲产生；第二、步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系；第三、步数的确定。
作为单片机控制步进电机的程序的构成也是主要由这几个问题，因此可以从这三个问题入手：（1）控制脉冲的产生在单片机控制步进电机时，一般来讲，控制是用软件产生的。
方法是先输出一个高电平，然后延时，再输出低电平，再进行延时。
延时时间的长短由步进电机的工作频率决定。
（2）步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系产生时序脉冲的方法是:a.单片机的 IO 端口，分别控制三相步进电机的 A B C 三相绕组b.控制模式写出控制模型c.制模型的顺序向步进电机输入控制脉冲。
（3）步数的确定 步进电机运行的步数可由步距角和需要转过的角度来计算:NZ r ob ⋅=360θ式中：b θ－步距角 r Z －转子齿数N－拍数(一般三拍时N=m或六拍时N=2m)m－控制绕组相数，m=34. 研究条件和可能存在的问题（1）研究条件：与步进电机控制系统有关的参考书籍和网络资源。
（2）可能存在的问题：电路设计可能存在偏差，实际结果不够精确。
5. 日程安排第2-4周、查阅文献、熟悉单片机及编程语言；第5-9周、完成系统硬件设计；第10-16周、完成系统软件设计；第17-18周、写毕业论文。
指导教师意见：签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日说明1．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，在指导教师的指导下，完成开题报告。
2．开题报告分两部分，文献综述和报告正文。
文献综述要6篇以上相关文章阅读量，报告正文（2500字）应包括选题背景、研究目标与任务、拟定方案路线、撰写提纲及实施计划等。