单片机课程设计步进电机驱动器

单片机原理

实训说明书

题目：步进电机控制器学院：

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2011 年12 月29 日

摘要

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,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。本文在分析了步进电机的驱动特性、斩波恒流细分驱动原理和混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN的性能、结构的基础上，结合AT89C52单片机，设计出了混合式步进电机驱动电路。

关键词：步进电机；AT89C52单片机；ULN2003AN驱动。

Abstract

Stepping motors is a kind of will convert angular displacement or electrical impulses signal line displacement of precision actuator, have fast start and stop characteristics. The driving speed and instructions pulse can strictly synchronization, which has high repositioning precision, and can realize the positive &negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analog-to-digital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constant-current subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2003AN the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip computer, designed a hybrid stepping motor driver circuit.

Key words:Stepping motor; AT89C52 single chip computer; ULN2003AN driver.

目录

第1章步进电机的原理介绍 (2)

2.1 步进电机的工作原理 (3)

2.2 步进电机24BYJ48的相关电气参数 (3)

2.3 步进电机的基本术语 (4)

2.3.1 相数 (4)

2.3.2 拍数 (4)

2.3.3 步距角 (4)

2.3.4 信号分配 (4)

第2章总体设计思路 (5)

3.1 方案与设计思路 (5)

3.2 总框图 (5)

第3章程序设计 (5)

4.1 主程序 (5)

4.2 LCD及档位显示程序 (6)

4.3正反转流程图 (7)

4.4启动与停止流程图 (8)

第4章硬件设计 (9)

5.1 硬件的设计与选取 (9)

5.1.1 步进电机的驱动 (9)

5.1.2 单片机的选取 (12)

5.1.3 液晶LCD1602显示模块 (10)

5.1.4 按键电路设计 (13)

5.1.5 时针产生电路 (11)

5.2 硬件的总体电路连接 (12)

第5章调试与故障分析 (13)

6.1 软件编写及调试 (13)

6.2 调试过程及相关显示结果 (14)

6.3 故障分析及解决方法 (15)

第6章心得体会 (15)

第7章参考文献 (17)

附件 (18)

系统原理图 (19)

开发板实物图： (19)

元器件清单 (19)

源程序清单 (28)

第1章步进电机的原理介绍

2.1 步进电机的工作原理

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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。

本次设计是采用步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）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。。。）

其相序分配表如下：

2.2 步进电机24BYJ48的相关电气参数

1.额定电压：12VDC(另有电压：5V、6V、24V)

2.相数：4

3.减速比：1/64(另有减速比：1/16、1/32)

4.步距角：

5.625°/64

5.驱动方式：4相8拍

6.直流电阻：200Ω±7%(25℃)(按客户要求而定：80、130欧姆)

7.空载牵入频率：≥600Hz

8.空载牵出频率：≥1000Hz

9.牵入转矩：≥34.3mN.m(120Hz)

10.自定位转矩：≥34.3mN.m

11.绝缘电阻：＞10MΩ(500V)

12.绝缘介电强度：600VAC/1mA/1S

13.绝缘等级：A

14.温升：＜50K(120Hz)

15.噪音：＜40dB(120Hz)

16.重量：大约40g

17.未注公差按：GB1804-m

18.转向：CCW

2.3 步进电机的基本术语

2.3.1 相数

产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。