步进电机控制电路的设计资料教程文件
步进电机电路方案设计书
测控系统课程设计课步进马达控制电路设计班级学号姓名专业学院指导教师步进马达控制电路设计一、绪论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 、Pulse motor 或 Stepper servo ，其应用发展已有约 80 年的历史。
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。
步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。
当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。
因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。
每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。
根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。
步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。
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，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机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、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点 [1] 。
本设计通过ATMEL89C5单片机对步进电机进行控制,主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计，实现了步进电机的控制。
具有以下功能：1、按下不同的键，分别使步进电机实现顺时针和逆时针旋转；2、电机运转状态可以是正反转，加速减速，五种不同速度的各种组合；3、通过LED数码管显示电机运行状态特点。
该系统具有成本低、控制方便的特点。
本文介绍已实现的单片机对步进电机的控制系统。
该控制系统中 ,控制器担负着产生脉冲以及发送、接收控制命令的任务。
步进电机控制电路板设计方案
步进电机控制电路板设计方案1.1整体思路步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。
采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。
软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。
本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。
系统由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动（集成达林顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块、测速模块（含霍尔片UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。
软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。
软件采用在Keil软件环境下编辑1.2 设计目的及系统功能本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。
本系统采用AT89C51作为控制单元，通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在LED 数码管上。
图1-1 总体设计框图 2 硬件部分2.1 步进电机2.1.1 步进电机概述步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。
单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。
多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。
使用多相步进电动机，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。
步进电机控制及驱动电路的方案设计书
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 步进电机的控制及驱动电路设计初始条件：本设计既可以使用集成移位寄存器、驱动器、555定时器和必要的门电路，以及所需电阻、电容、二极管、三极管、开关等元件。
本设计也可以使用单片机系统构建步进电机的控制及驱动电路。
自行设计所需电源。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：①设计一个方波发生器提供系统时钟；②设计一个步进电机的驱动信号发生器，可以实现电机正转/反转控制和转速控制；③要求驱动器有足够的输出电流以驱动小功率4相步进电机；④要求可以实现步进电机的单相或双相激励；⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。
⑥绘制总体电路原理图。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：1、2008 年 7 月 5 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2008 年 7 月 5 日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。
2、2008 年 7 月 6 日至 2007 年 7月 7 日，方案选择和电路设计。
2、2008 年 7 月 8 日至 2007 年 7 月 10 日，电路调试和设计说明书撰写。
3、2008 年 7 月 11 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
课设答疑地点：鉴主14楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.步进电机原理 (2)1.1步进电机简介 (2)1.2步进电机原理及控制技术 (2)1.3 步进电机驱动方法 (2)1.4总体设计方框图 (3)1.5设计原理分析 (3)1.5.1元器件介绍 (3)1.5.2方案论证 (5)2硬件设计 (6)2.1控制电路 (6)2.2最小系统 (6)2.3驱动电路 (7)2.4显示电路 (7)2.5总体电路图 (8)3软件设计 (9)4程序编写 (9)5实验心得及体会 (17)参考文献 (17)1.步进电机原理及硬件和软件设计1.1步进电机简介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。
实验8.步进电机控制设计
实验8.步进电机控制设计【实验目的】掌握步进电机控制原理，熟悉C51编程与调试方法。
【实验原理】实验电路原理图如图A.120所示，图中达林顿驱动器U2接于P1.0~P1.3，步进电机接在U2的输出端。
按键K1~K2接于P0.0~P0.1。
图A.120 实验8的电路原理图在编程软件配合下，要求实现如下功能：单击K1控制步进电机正转；单击K2，控制步进电机反转，连续按K1、K2，步进电机可连续旋转。
步进电机控制编程原理：根据励磁方法建立励磁顺序数组，以半步励磁法为例，励磁顺序数组的元素为：0x02，0x06，0x04，0x0C，0x08，0x09，0x01，0x03。
程序启动后，根据案件状态修改励磁顺序数组的指针值，即单击K1时时针右移一位，随后将数组当前值由P2口输出，如此循环。
注意，在P2口两次输出之间需要插入软件延时。
【实验内容】(1)学习单片机对步进电机的速度与方向控制原理；(2)编写3种励磁方案程序，即1相励磁、2相励磁和1~2相励磁；(3)比较不同励磁方案的步进电机仿真效果。
【实验步骤】(1)提前阅读与实验8相关的阅读材料；(2)参考图A.120；和表A.9，在ISIS中完成原理图的绘制；(3)采用μVision3进行C51动态显示和A/D转换编程及调试。
【实验要求】提交实验报告并包括如下内容：电路原理图、A/D转换原理分析、C51源程序（含注释语句）、仿真运行截图及实验小结。
【参考图表】【实验程序】/*步进电机控制程序*/#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay();//声明延时函数code table[]={0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01,0x03};//励磁顺序数组sbit K1=P0^0;//定义两个按键sbit K2=P0^1;void main(){while(1){chari;if(K1==0){delay();i++;if(i==8)i=0;}//K1按下，顺读数组（逆时针转）if(K2==0){delay();i--;if(i==0)i=8;}//K2按下，逆读数组（顺时针转）delay();P2=table[i];//P2口输出励磁顺序}}void delay()//延时函数{uchark,l;for(k=125;k>0;k--)for(l=200;l>0;l--);}【仿真截图】略【实验小结】通过这次实验我掌握了步进电机工作原理的极编程的方法,同时做实验时要仔细,要按步骤来,避免人为错误，避免出现电路连接错误。
步进电机驱动电路设计
步进电机驱动电路设iti耍隧着数字化技术发展，数字控制技术得對了广泛而深入的应用。
步进电机是一种将数字信号直接转换成轴位務或线位務的控制腿动元件,具有快速起动和停止的特点。
S 为步进电动机组成的控翎系统结构简单，价招低廉，性能上能满足工业腔制的基本要求, 所以广泛地应用于手工业自动控翎、数控机床、组合机床、机器人、il算机外围设备、照相机，投影仪、像机、大型望远镜、卫星天线定位系貌、医疗器件以员各种可腔机MIR等等。
直流电机广泛应用于it算机外围设备（如硬盘、軟盘和光盘存棒器）、家电产品、医疗器械和电动车上,无刷直流电机的转子部普遍使用永龜林料组成的磁鋼, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。
在电工设备中的应用，除了直浦电磁铁（直济继电器、直滾接触器等）外，最重要的就是应用在直济废转电机中。
在发电厂里，同步发电Hl的助脱机、蓄电池的充电HI 等，都是直流发电Hl；錯炉给粉机的原动机是直流电动机。
此外,在许多工业部门，例如大塑轧鋼设备、大型精密机床、矿井卷畅机、市电车、电缆设备要求严怡线速度一致的地方等，通常都果用直流电动机作为原动机来isaji作机械的。
直逍发电机通常是作为直流电源，向负裁输岀电能；a 潦电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负我输出机械能。
在控初系坑中, 直潦电机还有其它的用迩，例如测速电机、何服电机等。
他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。
介鉛了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控初控制模块，通11 AT89S52单片机及脉冲分配器（R林逻辑转换器）L298完成步进电机和宜流电机各种运行方式的控制。
实现步进电机的正反转速18控制并且显示数振。
整个系筑果用模快化设计，结枸简单、可靠,通il按建控制，操作方便，节省成本。
关鍵词:步进电机，单片机控制,AT89S52, L297, L2981步进电动机11.1步进电机简介11.2步进电机分类22步进电机工作原理32. 1步进电HI结构32. 2步进电机的旋转方武3 3设计原理53.1硕件电路组成53.2步进电机控制电路53.2.1廿数器工作模成63.2.2定时器工作模式6 4步进电机驱朋电路设it 74.1驱动芯片L29774.2驱动芯片L29884.3權盘电路94.4显示电路105步进电机控制程序11 总给14致15参考文151步进电动机1.1步进电机简介步进电动#1是一种稱电脉冲信号转換成角位務或线位務的精密执行元件,由于步进电机具有控制方便、体枳小等特点,所以在数控系统!自动生产线!自动灿表!绘图机和计算机外围设备中需到广泛应用。
步进电机驱动电路的设计
U’o确定参考电位 o UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 小于各自的参考电 压时，Uo=1， 压时，Uo=1，放电 管截止； 管截止； UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 大于各自的参考电 压时，Uo=0， 压时，Uo=0，放电 管导通； 管导通；
V CC
RD 4
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5
8
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T
脉冲周期T： 脉冲周期 ：在周期性重复的脉冲系列 两个相邻脉冲间的间隔时间。 中，两个相邻脉冲间的间隔时间。 脉冲频率f： 脉冲频率 ：单位时间内脉冲重复的次数 f=1/T。 。 占空比D：脉冲宽度与脉冲周期的比值 占空比 ： D=tw/T。 。
如何获得脉冲信号？ 如何获得脉冲信号？
利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号； 利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
典型的步进电机控制系统的组成
时钟电路
步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲 步进控制器——把输入的脉冲转换成环型脉冲， 把输入的脉冲转换成环型脉冲， 以控制步进电动机， 以控制步进电动机，并能进行正反转控制 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 功率放大器——把步进电动机输出的环型脉 冲放大， 冲放大，以驱动步进电动机转动
L297接线图与控制时序 L297接线图与控制时序
L298内部结构原理图 L298内部结构原理图
L298是一 是一 种双全桥驱动电 路，可用来驱动 各种小型直流电 机、两相双极步 进电机和四相单 极步进电机。 极步进电机。
L297和L298构成的步进电机控制系统 L297和L298构成的步进电机控制系统
0.9U m 0.1U m
tr
tf
上升时间t 脉冲上升沿从 脉冲上升沿从0.1Um上升到 上升到0.9Um所需的 上升时间 r:脉冲上升沿从 上升到 所需的 时间。 时间。 下降时间t 脉冲下降沿从 脉冲下降沿从0.9Um下降到 下降到0.1Um所需的 下降时间 f:脉冲下降沿从 下降到 所需的 时间。 时间。
步进电机控制-课程设计(精品)
目录一、任务与要求 (3)二、设计方案 (3)三、硬件设计原理 (4)四、软件设计 (7)五、调试 (9)六、收获和体会 (9)七、参考文献 (9)步进电机转速实时控制一、任务与要求步进电机转速实时控制要求控制步进电机正转、反转，以及对步进电机的转速进行实时控制。
1，用8086处理器和可编程并行接口芯片8255组成控制系统，掌握步进电机与8255的接口电路原理；2，理解步进电机正、反转工作原理和转速控制原理3，能编制出步进电机正、反转运行程序（以3种不同速度）；低速正转和高速反转程序，并写出较完整的设计程序二、设计方案根据课题要求，用8086处理器和可编程并行接口芯片8255组成控制系统，控制步进电机正转、反转以及转速控制，步进电机不能直接由8255驱动，而需要用相应的驱动芯片，因此，控制系统直接控制电机驱动即可控制步进电机。
设计流程图如下：三、硬件原理与设计1、 系统硬件子系统的构成：本设计采用的步进电机为35BYJ46型四相八拍电机，电压为DC12V ，其励磁线圈及其励磁顺序如下图及下表所示：2、步进电机工作原理以及与8255接口的关系：3、工作原理：四相步进电机示意图见下左图，转子由一个永久磁铁构成，定子分别由4组绕组构成当S1连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为N极，远离转子为S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地S1、S4的送电次序，就能控制转子旋转的方向。
例如：若送电的顺序为S1闭合断开S2闭合断开S3闭合断开S4闭合断开，周而复始的循环，在定子和转子共同作用下，电机就瞬时针旋转：若送电的顺序为S4闭合断开S3闭合断开S2闭合断开S1闭合断开，周而复始的循环，则电机就逆时针旋转，原理同理。
8255A向步进电机发出的控制脉冲4、8255工作方式选择：8255有三个数据端口（A口、B口、C口），8255有三种基本的工作方式，分别为：方式一（基本输入/输出方式），方式二（选通输入/输出方式），方式三（双向总线I/O方式）。
三相步进电机驱动电路设计
三相步进电机驱动电路设计一、引言步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电动机，具有结构简单、定位精度高、起动停止快的特点，被广泛应用于数控机床、机器人、自动化设备等领域。
本文将介绍三相步进电机驱动电路的设计。
二、驱动原理三相步进电机的驱动原理基于磁场交替作用的原理，通过控制电流的改变，使电机在不同的磁场中转动。
它分为两种驱动方式：全、半步进驱动。
全步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动一个步距，而在半步进驱动方式中，步进电机每接收一个脉冲信号就转动半个步距。
本文以全步进驱动为例进行设计。
三、电路设计1.电源电路：步进电机驱动电路需要一个稳定的直流电源，通常使用电容滤波器和稳压电路来提供稳定的电压输出，保证电机正常工作。
2.脉冲发生及控制电路：脉冲发生电路产生脉冲信号，用于控制步进电机的转动。
常用的发生电路有震荡电路和微处理器控制电路。
本文以震荡电路为例，通过计算电容充放电时间确定震荡频率。
3.驱动电路：驱动电路是步进电机的核心，它将脉冲信号转换为电流控制信号，控制步进电机的转动。
常用的驱动方式有双H桥驱动和高低电平驱动。
本文以双H桥驱动为例进行设计。
4.电流检测和反馈电路：为了控制步进电机的转速和转矩，需要对电机的电流进行检测和反馈。
常用的检测电路有电阻检测和霍尔效应检测。
通过检测电流大小，可以调节驱动电流，以达到控制步进电机的效果。
5.保护电路：为了保护步进电机和驱动电路的安全，需要设计相应的保护电路。
常见的保护电路有过流保护电路、过热保护电路和短路保护电路等。
四、总结本文介绍了三相步进电机驱动电路的设计。
通过合理设计电路，可以实现对步进电机的控制和保护，提高步进电机的运行效果和寿命。
未来，可以进一步研究和改进三相步进电机驱动电路的设计，以满足更高精度、更高速度的步进电机应用需求。
步进电机控制电路设计
黄冈职业技术院系别:07 机电工程系专业: 应用电子班级:二班设计者:戴久志、邓修海、徐凯指导老师: 温锦辉设计课题: 液晶8279步进电机系统设计时间: 二0一一年四月二十号步进电机控制电路设计1、系统基本方案根据设计要求，步进电机控制电路可以分为控制模块、显示模块、电源模块、键盘模块、电机驱动模块、步进电机部分。
步进电机控制电路基本模块方框图如图1.1所示。
2、系统硬件设计与实现2．1、步进电机介绍随着工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术及所有要求高精度定位等高新技术领域，步进电机的得到了广泛的应用。
步进电机是一种将脉冲信号转化为角位移的执行机构。
若在其输入端加入有规律的脉冲信号,就能驱动步进电机按设定的方向移动一定的距离或转动一个角度（称为“步距角”）。
从结构上步进电机分为单相、双相、三相、四相、五相、六相等多种。
本次设计使用步进电机分为A、B、C、D四相绕组，每相通电一次称为一拍。
四相步进电机根据不同的通电规律可分为几种工作模式：⑴、四相单四拍：A-B-C-D；⑵、四相双四拍：AB-BC-CD-DA；⑶、四相单八拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA；⑷、四相双八拍：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DA-DAB。
步进电机的正反转与电机每相的通电顺序有关，可以改变相序来改变电机的正反转。
步进电机每步所旋转角度的大小，称为步距角（βB）。
它是由电机本身转子的齿数（Z R）。
一个通电循环内通电节拍数（M Q）决定的。
即βB=360/ Z R M Q。
电机出厂的步距角是固定的。
四相步进电机的步距角为0.90/1.80(表示半步工作时为0.90，整步工作时为1.80)。
步进电机转速的高低与控制脉冲频率有关。
改变控制脉冲频率，可改变电机转速。
2．2、步进电机驱动模块步进电机的驱动电路采用常用的电动机驱动芯片L298，它能够接受标准的TTL电平控制信号，驱动电机。
步进电机控制电路 电子设计报告
课程设计报告学院：电子信息与控制工程学院专业：自动化班级：130202组号：19题目实验三步进电机控制电路姓名学号13020205目录一、设计题目实验三：步进电机控制电路二、设计技术指标及设计要求（一）、设计任务设计一个步进电机控制电路。
该电路能对步进电机的运行状态进行控制。
（二）、基本要求1、控制正转反转及运行速度2、测量步进电机步距角（三）、扩展要求设计步进电机工作方式为四项八拍（四）、参考元器件略计四、方案中各单元电路说明我们的设计方案主要由晶振电路、复位电路、供电部分、步进电机驱动电路和开关控制部分这六部分组成，以下是分块说明。
（一）、晶振电路晶振电路是51最小系统的一部分，晶振的频率决定单片机的时钟周期和机器周期。
对于51单片机而言，一般使用6~12MHz的晶振，本电路中使用的是11.0592MHz的无源晶振。
谐振电容的值并无严格要求，但会影响振荡器的稳定性，本电路中选用了20pf陶瓷电容。
由晶振电路中采用了11.0592MHz的晶振，可知单片机执行一条指令的时间为“2*1/（11.0592*10^6）s”。
注：此处的机器周期关系到下文中复位电路环节与程序中时间控制部分。
（二）复位电路51系列单片机是高电平复位。
关于自动复位，先看给单片机加5V电源（上电）启动时的情况：这时电容充电相当于短路，可以认为RST上的电压就是VCC，这是单片机就是复位状态。
随着时间推移电容两端电压升高，即造成RST上的电压降低，当低至阈值电压时，即完成复位过程。
关于手动按键复位，如果按下K0，电容短路放电，两端电压都是VCC，即RST引脚电压为VCC，如果超过规定的复位时间，单片机就复位了。
当按钮弹起后，RST引脚的电压为0，单片机处于运行状态。
STC89C52芯片复位要求是：RST上加高电平时间大于2个机器周期，对于采用的11.0592MHz晶振，一个机器周期大约1us，要复位就加2us的高电平即可。
图中的RC常数是10K×10uF=100ms，即100毫秒，这个常数足够用于复位，故电容电阻分别取10u，10k。
步进电机的控制课程设计说明书
课程设计说明书课题名称：步进电机的控制学院：机械工程学院专业：车辆工程(1班）组员：指导老师：赵骆伟日期： 2010年7月9日目录1．课程设计任务书 (1)2．说明书正文 (2)2.1 前言 (2)2.2 现状 (3)2.3 任务分析与方案设计 (3)2.4 系统设计与开发 (4)2.5 元器件清单及参数选择 (6)2.6 软硬件调试 (6)3. 心得体会 (6)4. 参考文献 (7)5. 附录 (7)1.课程设计任务书1.1任务要求在Dais实验台基础上设计并调试一个外接口电路，能够实现步进电机转速与正反转控制，编程并调试完成整个开发系统，分别由4位同学合作完成。
1.2主要技术要求（1）采用编程的方法实现四相八拍环形分配运行方式，改变激励脉冲频率的大小来实现调制。
（2）正反转控制采用变换步进电机的其中两相相序来实现。
1.3主要完成任务（1）查找相关资料，确定课程设计方案；（2）微机接口电路硬件的焊接、装配、逐步排除故障及调试；（3）用Protel2004绘制微机最小系统配置原理图；（4）用Protel2004绘制相关项目的接口原理图；（5) 编写有关项目的程序，并进行调试；（6) 按照相关项目内容要求，上机进行联调；（7）编写课程设计报告。
1.4成果提交（1）课程设计说明书一本。
（电子文档和打印稿各一份）要求：内容完整，图表完备，条理清晰，分析有据，计算精确。
所附电路图布局合理，清晰完备，图形和符号要规范。
（2）所用元器件清单。
（3）电路实体一套。
要求：该电路实体必须是经过自己安装调试通过并达到性能指标要求的电路实体。
1.5时间安排6月28日～ 7月9日地点：机械工程学院微机原理实验室(教2-北428,424)和学院机房(328)。
6月28日上午，分组及分配课程设计任务。
下午，查找相关资料，初拟总体方案。
6月29日讨论确定总方案，上机熟悉Protel2004软件。
6月30日～ 7月2日完成微机最小系统配置原理图、相关项目接口电路原理图及各项目接口；借领工具，分发参考资料、PCB板及相关元器件。
stm32的28byj步进电机的控制课程设计
一、概述STM32是一款广泛应用于嵌入式系统中的32位微控制器，其强大的性能和丰富的外设资源使其成为嵌入式系统设计中的首选。
而步进电机作为一种常见的电机类型，其精准的步进运动特性使其在各种自动控制系统中得到广泛应用。
本课程设计旨在结合STM32微控制器和28BYJ步进电机，介绍步进电机的控制原理和方法，并通过具体的实例演示控制程序的设计与实现。
二、步进电机的原理和控制1. 步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的电动机，其内部由多相绕组和永磁转子构成。
通过向绕组施加电流，可以使得转子旋转并实现精准的步进运动。
步进电机的控制核心是确定绕组的通电顺序和脉冲信号的频率。
2. STM32的GPIO控制STM32微控制器具备丰富的通用输入输出接口(GPIO)，可以通过配置寄存器控制引脚的输出状态，实现对外部设备的控制。
3. 28BYJ步进电机的驱动28BYJ步进电机是一种常见的步进电机型号，其特点是结构简单、使用方便。
通常采用ULN2003作为驱动芯片，通过驱动芯片对步进电机的相绕组进行控制。
4. 步进电机的控制方法步进电机的控制方法包括单相全步进、单相半步进、双相全步进和双相半步进等。
不同的控制方法对应着不同的脉冲信号序列和驱动方式。
三、基于STM32的步进电机控制程序设计1. 控制程序框架步进电机的控制程序通常包括初始化步进电机、设置脉冲信号频率、控制电机旋转方向等功能。
在STM32中，可以通过编写C语言程序实现这些控制功能。
2. 初始化GPIO接口首先需要初始化STM32的GPIO接口，将其配置为输出引脚，并使步进电机的驱动芯片与之相连。
3. 算法设计根据所选用的步进电机类型和控制方式，设计生成相应的脉冲信号序列的算法，实现电机的精确定位和转动控制。
4. 接口与功能测试编写好控制程序后，需要进行接口与功能测试，验证程序的正确性和电机驱动的有效性。
四、实验设计与实现1. STM32开发环境搭建在进行实验前，需要搭建好STM32的开发环境，包括安装Keil 或者其他主流的嵌入式开发软件，并配置好对应的工程。
数电课程设计---步进电机控制电路
物理与信息工程学院数字电子技术课程设计报告设计题目：步进电机控制电路专业班级：测控技术与仪器姓名：学号：指导教师：设计期限：2011-6-8目录一、设计题目------------------------------------------------------------------------------------------------3二、设计任务和设计要求1.设计题目------------------------------------------------------------------------------------------------32.设计技术指标及设计要求----------------------------------------------------------------------------3三、实验内容------------------------------------------------------------------------------------------------41.步进电机原理-------------------------------------------------------------------------------------------42.设计总体思想-------------------------------------------------------------------------------------------53.设计过程-------------------------------------------------------------------------------------------------64.电路逻辑图----------------------------------------------------------------------------------------------10四、收获和体会---------------------------------------------------------------------------------------------14五、附录------------------------------------------------------------------------------------------------------151.参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------152.部分芯片管脚图----------------------------------------------------------------------------------------16一、设计题目步进电机控制电路二、设计任务和设计要求1.设计任务：本课题要求设计一个步进电机的控制电路，该电路能对步进电机的运行状态进行控制。
步进电机的简单电路控制
右元空女毋课程设计说明书 数字电路课程设计 步进电机简单 的控制电路 南昌航空大学信息工程学院 班级： 姓名：_______ 教师：2013年 9 月 9 日课程设计名称:课程设计题目:学院名称: 专业： ________学号： ______数字电路课程设计任务书20 13 - 20 14学年第1学期第2周一4周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单” 一并交院教务存档。
摘要步进电机是一种原理为利用电子电路的电脉冲信号转变为角位移或线位移的感应电机。
通过简单的数字电路来控制它的转速并可以利用数码管来计算其转动的圈数，便可以实现电机的正反向转动，并且在数码管上精确的显示出它转动的圈数，从而广泛应用于实际生活当中。
其中涉及到计算机，数字电路，电机，机械，完成了简单的自动化控制流程，将所学知识应用于工程中，增加实践动手能力。
关键词：分频、时序控制、脉冲计数目录前言 (1)第一章设计内容及要求 (2)第二章系统的组成及工作原理 (3)第三章单元电路设计 (4)3.1多谐振荡器 (4)3.2步进电机信号控制电路 (5)3.3转速的测量及显示电路 (6)第四章调试 (7)4.1电路排板及制作 (7)4.2电路的调试 (7)第五章总结 (8)附录1:设计原理图 (10)附录2: PCB电路图 (11)附录3:元件清单 (12)前言步进电机最早出现于上世纪，源于资本主义的造船工业，是一种可以自由转动的电磁铁，其工作原理和如今的反应式电机差不多，是依靠磁导来产生电磁矩，从而实现转动。
到了80年代之后，微型计算机逐步的应用于工业与生活中，使得步进电机的控制更加的灵活多样，最主要的是利用分立元件或者小型的集成电路来控制，但是对元件的需求量很大，调试也很复杂，出现问题需要花大量的精力来调试，因此，通过计算机软件来控制步进电机是必然的趋势，以提高工作效率。
步进电机控制驱动电路设计
步进电机控制驱动电路设计一、任务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，它在速度、位置等控制领域被广泛地应用。
但步进电机必须由环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
设计一个三相步进电机控制驱动电路。
二、要求1．基本要求1）时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；2）用IC设计一个具有“自启动”功能的三相三拍环形分配器；3）能驱动三相步进电机的功放电路。
使用的是三相步进电机，工作相电压为12V2．发挥部分1）设计的环形分配器可实现“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择；2）完成步进电机供电电源电路设计；3）其它创新。
操作说明(与实际电路相对应):（从上到下依次）（从左到右）短路环： 1 2 3 4 开关：1 4 工作模式：断开接通断开接通0 0 三相单三拍正转断开接通断开接通0 1 三相单三拍反转断开接通断开接通0 0 三相六拍反转断开接通断开接通0 1 三相六拍正转接通断开接通断开0 0 三相双三拍正转接通断开接通断开0 1 三相双三拍反转注意：按键按下为0 向上为1如果在工作时有异常情况请按复位键调节变阻器2可以调节速度的大小摘要本设计采用自己设计的电源来给整个电路供电，用具有置位，清零功能的JK触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，从而来完成题目中的要求。
并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。
本系统具有以下的特点：1．时钟脉冲产生电路，能实现步进电机的正转、反转、手动（点动）和自动控制；2．具有“自启动”的功能。
3．可以工作在“三相单三拍”、“三相双三拍”和“三相六拍”的多工作方式选择的状态下。
4．具有复位的功能。
（创新）5．具有速度可变的功能。
步进电机控制电路的设计
步进电机控制电路的设计步进电机控制电路的设计是将步进电机与控制电路相结合，实现对步进电机的精确控制。
步进电机是一种将电信号转化为机械运动的装置，其特点是可以按照一定的步骤进行旋转，每次进行一个步进角度，因此在一些需要精确控制位置和角度的应用中被广泛使用，如打印机、CNC机床等。
步进电机通常由两相或多相线圈组成，通过对线圈进行电流控制，即可控制步进电机的旋转。
因此，步进电机控制电路的设计关键在于如何提供正确的电流，以及确定步进角度和旋转方向的控制信号。
一般而言，步进电机控制电路包括电源供电部分、电流驱动部分和控制信号部分。
首先是电源供电部分，该部分主要负责向步进电机提供工作所需的电源。
一般使用直流电源供电，可采用电源适配器或者电池作为电源供应。
需要根据步进电机的额定电压和电流来确定电源的选择。
接下来是电流驱动部分，该部分主要通过对线圈施加恰当的电流来控制步进电机的旋转。
常见的电流驱动方式有恒流驱动和恒压驱动。
常见的电流驱动芯片有A4988、DRV8825等。
在电流驱动部分的设计中，需要根据步进电机的参数和控制需求选择适当的电流驱动方式和芯片，以及合适的电流限制和细分设置。
最后是控制信号部分，该部分主要负责向电流驱动部分提供步进角度和旋转方向的控制信号。
通常是通过微控制器或其他控制器来生成控制信号。
具体是通过控制信号的脉冲个数和频率来控制步进电机的旋转。
一般而言，在步进电机控制电路设计中，需要考虑控制信号的产生方式、信号传输、信号与驱动芯片之间的匹配等问题。
为了提高步进电机的运动精度和稳定性，还可以考虑加入位置反馈和闭环控制等技术。
位置反馈可以通过加入编码器等装置，实时监测步进电机的位置，并根据实际位置进行反馈和调整。
闭环控制可以通过将反馈信号与预期位置进行比较，并根据差异来调整控制信号，以实现更精确的控制。
综上所述，步进电机控制电路的设计是一个涉及多个方面的工程，需要综合考虑步进电机的特性，电流驱动的选择和设置，控制信号的生成和传输，以及可能的位置反馈和闭环控制等问题。
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《数字电子技术基础》课程设计报告题目：步进电机控制电路的设计专业：年级学号：学生姓名：联系电话：指导教师：完成日期： 2014 年 11 月 20 日摘要步进电机能接受步进脉冲的控制一步一步地旋转，它是计算机应用项目中的主要执行元件之一，尤其在精确定位场合中得到了广泛的应用。
本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过电机的驱动芯片74LS194以及相应的按键实现以上功能。
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、电机驱动ABSTRACTStepper motor can accept the step pulse control rotate one step at a time, and it is an one of the main components of the computer application program, especially in the precise positioning has been widely used in occasions. In this paper is a system design based on single chip microcomputer of stepper motor, the motor of forward, reverse, acceleration, deceleration, stop the program, through the motor drive chip 74 ls194 as well as the corresponding button to achieve the above functions. Content of this article introduces the principle of step motor and single chip microcomputer, the system hardware circuit, program composition, at the same time on the software and hardware debugging, and introduces the debugging process problems and the methods to solve the problem. This design has ideas clearly, high reliability, strong stability, etc, through debugging realized the function.Keywords:Stepper motor, motor drive目录摘要 (1)ABSTRACT (1)1设计要求 (1)2工作原理及方案选择 (1)2.1 控制器的论证与选择 (1)2.2 驱动器的论证与选择 (2)2.3 系统总体方案 (2)3 电路设计及仿真 (2)3.1 步进电机构造 (2)3.1.1 步进电机工作原理 (3)3.1.2 步进电机主要参数 (4)3.2 主控制器部分 (4)3.3 驱动器部分 (4)3.4 键盘部分 (6)4 系统软件设计 (6)4.1系统流程图 (6)4.2 软件说明 (7)5电路的调试 (7)6仿真图 (8)7 完整电路原理图 (9)8 心得体会 (10)9元件清单 (11)附录 (11)参考文献 (14)1设计要求1利用数电知识设计一个步进电机驱动电路；2能由两根线的输入电平组合使电机能向前进、后退、保持；2工作原理及方案选择根据实验要求，电路应包含电源，控制信号发生器（控制模块），步进电机，功率放大器（驱动模块），人机交互模块等。
设计框图如下：图12.1 控制器的论证与选择方案1：采用FPGA控制方案。
FPGA内部具有独立的I/O接口和逻辑单元，使用灵活，适用性强，且相对单片机来说，还有速度快、外围电路较少和集成度高的特点，因此特别适用于复杂逻辑电路设计。
但是FPGA的成本偏高，算数运算能力不强，而且由于本设计对输出处理的速度要求不高，所以FPGA高速处理的优势得不到充分体现。
方案2：采用集成移位寄存器、驱动器、555定时器和必要的门电路，以及所需电阻、电容、二极管、三极管、开关等元件连接电路简单，这种设计功能主要由硬件实现，减少了软件设计。
综上选择方案2。
2.2 驱动器的论证与选择驱动模块电路结构设计需要脉冲信号、信号分配、功率放大三部分组成。
控制模块产生一个脉冲序列和方向控制信号，使用脉冲分配器将脉冲序列分解形成四相正反相序，然后经功率放大驱动步进电机。
使用多个功率放大器件驱动电机，通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。
但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂，参数选择困难，且需要多级放大，同时又要考虑功率的放大。
2.3 系统总体方案系统采用74LS194芯片作为控制器，选用普通5V六线四相步进电机，人机交互模块采用3个独立按键实现步进电机的起停、正反转、加速和减速。
3 电路设计及仿真3.1 步进电机构造步进电动机构造：由转子（转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠轴承），定子（绕组、定子铁芯），前后端盖等组成。
最典型两相混合式步进电机的定子有8个大齿，40个小齿，转子有50个小齿；三相电机的定子有9个大齿，45个小齿，转子有50个小齿。
步进电机工作原理：该设计中所用到的步进电机为四相六线步进电机，它是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2是该四相步进电机工作原理示意图。
图2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（单相激励）、双四拍（双向激励）与八拍工作（混合式激励）方式的电源通电时序与波形分别如图3中a、b、c所示。
图3⑴步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。
⑵拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，用m表示，或指电机转过一个距角所需脉冲数。
⑶保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
⑷步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。
⑸定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。
⑹失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。
⑺失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的⑻误差，采用细分驱动是不能解决的。
⑼运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线。
3.2 主控制器部分图43.3 驱动器部分驱动部分采用74LS194芯片，作为步进电机的驱动器。
具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
图5为其引脚图。
图53.4 键盘部分图6图6为设计采用的独立键盘，接在单片机的开关口上，分别实现启动/停止，正转/反转，加速和减速功能。
这种键盘结构简单，连线方便，但是没有物理去抖动功能，需要实现软件消抖。
4 系统软件设计4.1系统流程图图74.2 软件说明程序包含主函数，延时函数，按键扫描函数,电机驱动函数，电机采用双相激励方式，在电机驱动函数中，包含一个转向速度缓冲的功能模块，即当按下转向键后，步进电机先按原转动方向缓慢减速，然后向反方向缓慢加速到速度设定值，这样避免了在高速运动时直接转向会产生失步问题，并有可能造成电机的损坏。
同时在缓冲过程中，LED指示灯灭，提醒用户此时按键无效，缓冲结束后，指示灯重新亮起。
采用外中断方式读按键，这样不会造成由于处理驱动电机程序而导致按键操作无法响应。
5电路的调试最先完成的脉冲发生电路，可以在示波器上看到完美的方波，占空比近于40%，理论值约为33.3%。
环形分配电路安装完毕后，我们进行调试，发现部分的LED灯并没有灭只是暗了。
于是我们开始向前查线，发现时74LS138的输出端的电压在没给输入时电压并不是0，而是一个低电压，导致LED灯并没有完全暗下去，但实际原因并不清楚，只能重新连线，排除故障。
再次调试，单四拍双四拍都可以进行了，正传反转似乎也可以了。
于是开始接入步进电机。
再接入电机前，我对电机的四个相进行了测量，用的比较土的办法。
就是用学生电源正极（5V）分别接电源的四个相，负极接公共端，观察步进电机的转动情况，进行排列组合，如果接第二个端时电机反转了，说明这个端比较上一个端应先通电，以此类推，找出电机的四个相的顺序，连接电路。
上电工作，经过调试，电机运转正常，正反转单拍四项八拍均能实现。
转速也可以发生明显变化。
6仿真图图8 proteus仿真电路图9时钟信号100HZ时方波波形（黄）图10时钟信号10HZ时方波波形（黄）7 完整电路原理图图98 心得体会经过一个学期的数字电子技术的学习，对数字电子技术的知识有了初步的了解和掌握。
为本次的课程设计作了理论基础的准备。
大概经过一个星期的课程设计，收获不少。
除了把所要求的电路按要求画出来了以外，更重要的是进一步了解了怎样去做好一份课程设计。
刚开始拿到这个题目时，感到有点陌生，或许是因为太“专业”了。
因为对电机不是很了解，所以一开始比较迷茫，不怎么知道该怎么去做。
于是就上网查资料和讨教同学，第一步搞清楚步进电机到底是什么，它是怎样工作的，步进电机驱动器又是怎样驱动的，带着这些问题，我了解了一些知识，对它有了初步的了解。
虽然这不是第一次做设计了，但相比于上一次的模拟电路的课程课设，我都觉得自己进步了不少，从第一次的茫然不知所措到这次的按顺序一步一步有规律的进行，通过这次的设计我掌握了课程设计的基本技能，同时也锻炼自己查找资料，认识新知识，了解新知识的基本能力，学会了怎样去解决所面临的问题，并从中吸取教训。