基于单片机控制的步进电动机调速系统设计
基于AT89C51单片机和ULN2003驱动芯片的步进电机控制及驱动电路系统的设计
基于AT89C51单⽚机和ULN2003驱动芯⽚的步进电机控制及驱动电路系统的设计摘要 (1)Abstract (2)第⼀章.绪论 (2)1.1设计背景 (4)1.2关于国内外同类产品的发展和应⽤ (4)1.3 本⽂所做的⼯作 (5)1.4 研究内容与安排 (5)第⼆章系统总体⽅案设计 (7)2.1 设计原理 (7)2.2 主要元器件介绍 (8)2.2.1 四相六线步进电机的介绍 (8)2.2.2 AT89C51单⽚机芯⽚介绍 (10)2.2.3 ULN2003芯⽚介绍 (11)2.2.4 LED七段数码管介绍 (12)第三章步进电机控制及驱动系统电路设计实现 (13)3.1 硬件设计 (13)3.2 软件设计 (17)第四章电路调试 (18)第五章总结 (20)致谢 (21)参考⽂献 (22)附录 (23)摘要本⽂主要研究了⼀种基于AT89C51单⽚机和ULN2003驱动芯⽚的步进电机控制及驱动电路系统的设计。
该系统可分为：控制模块、驱动模块、显⽰模块、⼈机交互模块四⼤部分。
其中采⽤AT89C51单⽚机作为控制模块的核⼼，利⽤单⽚机编程实现了对步进电机启动停⽌、正转反转、加速减速等功能的基本控制。
驱动模块由芯⽚ULN2003A驱动步进电机⼯作；显⽰部分由七段LED共阴数码管组成；⼈机互换部分由相应的按键实现相应的功能。
通过实际测试表明本设计系统的性能优于传统步进电机控制器，具有结构简单、可靠性⾼、实⽤性强、⼈机接⼝简单⽅便、性价⽐⾼等特点。
此外，本⽂还介绍了步进电机的基本原理及AT89C51单⽚机的性能特点。
关键词：步进电机;ULN2003; AT89C51;AbstractThis article mainly introduced the basic principle of stepping motor and the performance characteristics of AT89C51.Design research based on AT89C51 and ULN2003 stepper motor driver chips control and drive circuit system.The system can be divided into: control module, drive module, display module, human–computer interaction module.The AT89C51 single chip microcomputer as the core of the control module, microcontroller programming has realized the start stop the stepper motor, forward reverse, speed reducer, and other functions of basic control.Driver module driven by chip ULN2003A stepper motor;Display section is made up of seven segment digital tube LED, Yin;Man-machine interchangeable parts by the corresponding button to achieve the corresponding function.Through the actual test show that the system performance is superior to the traditional stepping motor controller is designed, with simple structure, high reliability and strong practicability, simple and convenient man-machine interface, high cost performance, etc.Key words: stepper motor;ULN2003;AT89S52 devices.摘要 (1)Abstract (2)第⼀章.绪论 (4)1.1设计背景 (4)1.2 关于国内外同类产品的发展和应⽤ (4)1.3 本⽂所做的⼯作 (5)1.4 研究内容与安排 (5)第⼆章系统总体⽅案设计 (7)2.1 设计原理 (7)2.2 主要元器件介绍 (8)2.2.1 四相六线步进电机的介绍 (8)2.2.2 AT89C51单⽚机芯⽚介绍 (10)2.2.3 ULN2003芯⽚介绍 (11)图2.6 ULN2003逻辑图 ..................................................................................................................... 11 2.2.4 LED 七段数码管介绍............................................................................................................... 12 图2.7六位LED 共阴数码显⽰管图 (12)第三章步进电机控制及驱动系统电路设计实现 (13)3.1 硬件设计 (13)1B 11C 162B 22C 153B 33C 144B 44C 135B 55C 126B 66C 117B77C10COM 9U2ULN2003AXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78 P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51 ............................................................................................................................................................ 14 3.2 软件设计.. (17)第四章电路调试 ................................................................................................... 18 第五章总结............................................................................................................. 20 致谢......................................................................................................................... 21 参考⽂献................................................................................................................. 22 附录 . (23)第⼀章.绪论1.1设计背景电⽓时代的今天，电动机⼀直在现代化的⽣产和⽣活中起着⼗分重要的作⽤。
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。
基于AT89C51单片机的步进电动机控制系统设计
重庆科技大学本科毕业论文基于AT89C51单片机的步进电动机控制系统设计考生姓名： XXXXX X 准考证号： XXXXXXXXXXXX 专业层次：本科院（系）：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师： XXXXXX 职称：讲师重庆科技大学二O一二年月日基于AT89C51单片机的步进电动机控制系统设计考生姓名： XXXXXX准考证号： XXXXXXXXXXXX专业层次：本科指导教师： XXXXXXX院（系）：机械与动力工程学院重庆科技大学二O一二年九月二十日摘要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，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。
研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
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I/O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。
实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。
本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。
关键词：步进电机，单片机，正反转控制，键盘控制，LCD液晶显示Based on the AT89C51 single-chip stepper motor controlsystem designABSTRACTWith the development of microelectronics and computer technology, the stepper motor demand grow with each passing day, which is widely used in printers, electric toys and other consumer products, industrial robots and CNC machine tools, medical equipment and other mechanical and electrical products, the national economy in various fields are applied. Study of stepping motor control system, to improve the control precision and response speed, energy saving etc have important significance.A stepper motor can be converted into electric pulse signal of angular displacement or line displacement of the mechanical and electrical components, a stepper motor control system is mainly composed of a stepping controller, a power amplifier and a stepper motor. Using single chip microcomputer control, using software to replace the stepping controller, which has the advantages of simple circuit, low cost, reliability is increased. Software programming can produce different types of step motor excitation sequence to control stepper motor operation mode.This design is the use of AT89C51 single-chip stepper motor control, through the I/O port output timing square wave as a stepper motor control signal, the signal through the ULN2003 chip stepper motor driver.Practice has proved, based on the single chip microcomputer to control the step motor than the traditional stepping controller has better performance, more simple, convenient, and reliable. The design of the main research object is the open loop servo system in the most commonly used executive device -- stepping motor.Keywords：Stepper motor, MCU, Positive control, Keyboard control, LCD liquid crystal display目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1 步进电机及其发展 (1)1.2 步进电机在我国的发展应用及前景 (1)1.3 设计研究内容 (2)2 控制系统硬件分析与设计 (3)2.1 步进电机 (3)2.1.1 步进电机的原理 (3)2.1.2 步进电机的特点 (4)2.1.3 步进电机的分类 (4)2.1.4 永磁步进电机的控制原理 (5)2.2 单片机的选择 (6)2.2.1 单片机的引脚功能 (6)2.2.2 主要特性 (6)2.3 步进电机控制系统的组成 (7)2.3.1 键盘控制电路 (7)2.3.2 LCD液晶显示电路 (8)2.3.3 步进电机驱动电路 (10)3 控制系统软件分析与设计 (13)3.1 程序流程图 (13)3.2 读键盘子程序流程图 (14)3.3 键盘处理子程序流程图 (14)3.4 电机控制中断程序流程图 (15)4 调试与改进 (17)4.1 调试与改进 (17)4.2 运行结果 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录一 (22)附录二 (27)论文原创性声明1 绪论1.1 步进电机及其发展步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
毕业设计论文 基于单片机的步进电机控制器的设计 (2)
第1章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (4)1.2.1常见的步进电机控制方案 (4)1.2.2步进电机驱动技术 (6)1.3本文研究的内容 (8)第2章步进电机概述 (9)2.1步进电机的分类 (9)2.2步进电机的工作原理 (10)2.2.1结构及基本原理 (10)2.2.2两相电机的步进顺序 (10)2.3 步进电机的工作特点 (13)2.4本章小结 (15)第3章系统的硬件设计 (16)3.1系统设计方案 (16)3.1.1系统的方案简述与设计要求 (16)3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (16)3.2单片机最小系统 (18)3.2.1AT89S51简介 (18)3.2.2单片机最小系统设计 (23)3.2.3单片机端口分配及功能 (24)3.3串口通信模块 (24)3.4数码管显示电路设计 (25)3.4.1共阳数码管简介 (25)3.4.2共阳数码管电路图 (26)3.5电机驱动模块设计 (27)3.5.1L298简介 (27)3.5.2电机驱动电路设计 (28)3.6驱动电流检测模块设计 (30)3.6.1OP07芯片简介 (30)3.6.2ADC0804芯片简介 (32)3.6.3电流检测模块电路图 (35)3.7独立按键电路设计 (36)3.8本章小结 (36)第4章系统的软件实现 (37)4.1系统软件主流程图 (37)4.2系统初始化流程图 (38)4.3按键子程序 (39)结论 (43)1第1章绪论1.1引言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。
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。
基于PIC单片机的步进电动机控制系统设计
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图 １ 步进 电动机驱动 电源方框 图
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在 步 进 电 动机 的实 际运 行 过 程 中 ， 由加 速度 频 率 特性 可得 ， 如果 运 行频 率大 于起 动频 率 时 ， 进 电 步 动 机会 发生 失 步 现象 。同样 ， 当运 行 频 率 突 然停 止 时， 步进 电动机会 由于惯性 作 用产 生过 冲现 象 ， 造成 位 置不 精确 。如 果 频 率 过低 ， 进 电动 机 的 速度 又 步 会 太慢 。所 以加 减速 过程 控制 的好 坏 直接决 定 了步 进 电动 机 的控制 精度 。在 不发 生失 步 和过 冲现 象 的 前 提下 ， 步进 电动 机 从 一 个 位 置 快 速精 确 地 移 动 使
对步进电动机的速度和位置控制 。较好地 解决了步进 电动机运动 过程 中存在 的失 步 、 冲等现象 ， 出了控制 系统 过 给
的主要硬件 电路及软件 的设计 ， 并利用 ｃ语 言实 现了 ＰＣ单 片机对 步进电动机 的精确控制 。 Ｉ
关键词 ： 步进 电动机 ； 查表法 ； 参数法 ； 速度 ； 位置 ；Ｉ １Ｆ ７ ＰＣ ６ ８７
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｅ ｐ ｒｍｏｏ ；ｏ ｋ ｕ ａ ｌ ｔ ｏ ｐ ｒ ｍｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｅ ｄ； ｏ ｉ ｏ Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔｐ ｅ ｔ ｒ ｌ ｏ － ｐ ｔ ｂ ｅ ｍｅｈ ｄ； ａ ａ ｔ ｃ ｍｅ ｈ ｄ； ｐ ｅ ｐ ｓｔ ｎ； Ｉ ６ ８ ７ ｉ ｉ
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基于单片机的步进电机控制系统设计
中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：基于单片机的步进电机控制系统设计中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：基于单片机的步进电机控制系统设计论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文《基于单片机的步进电机控制系统设计》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。
对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。
本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。
论文作者（签字）：日期：2014 年9 月 1 日摘要本文应用单片机、步进电机驱动芯片、执行部件等，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。
目录一、绪论 (5)（一）引言 (5)（二）步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (6)（三）本文研究的内容 (9)二、步进电机概述 (11)（一）步进电机的分类 (11)（二）步进电机的工作原理 (11)三、系统的硬件设计 (16)（一）系统设计方案 (16)（二）单片机最小系统 (17)（三）串口通信模块 (22)（四）数码管显示电路设计 (23)（五）电机驱动模块设计 (25)（六）驱动电流检测模块设计 (27)（七）独立按键电路设计 (32)四、系统的软件实现 (33)（一）系统软件主流程图 (33)（二）系统初始化流程图 (33)（三）按键子程序 (34)（四）系统组成 (37)（五）程序设计 (39)五、结论 (56)（一）具体结论 (56)（二）后续工作 (56)致谢 (57)参考文献 (58)一、绪论（一）引言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。
单片机步进电动机控制系统设计
前言单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。
它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。
从此，计算机技术在两个重要领域-—通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展，并正在深深地改变着我们的社会。
采用8031单片机控制步进电机，可实现步进电动机正反转控制和步进电动机的无级调速。
分析了步进电机的工作原理,讨论了系统硬件和软件的设计方法,并给出了步进电机的四相八拍单片机控制的具体实现方法。
该系统操作简单，降低了成本，提高了系统的可靠性。
步进电机具有控制方便和体积小等特点,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。
近年来大规模集成电路的发展以及各种单片机的迅速发展和普及,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.步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。
每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度,这个角度称为步距角。
脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可以改变电机旋转的方向。
在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机.它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。
1 单片机的基本知识1。
1 概述单片微型计算机简称单片机，由于它的结构及功能均是按工业控制要求设计的,所以其确切的名称应是单片微控制器（Single Chip Microcontroller）.它是把微型机算计的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、并行I/O接口、定时器/计数器及串行通信接口等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机系统,故又把它称为单片微型计算机系统（Single Chip Microcomputer）.由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的.随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。
单片机控制步进电机调速实验
51系列单片机控制步进电机调速实验实验目的及要求：1、熟悉步进电机的工作原理2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量)4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。
速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。
实验原理：步进电机控制原理一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。
步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。
步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。
因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。
由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。
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。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号可以由单片机产生。
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：(图2所示)图1 是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。
基于51单片机的步进电机控制系统设计
基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机，具有定角度、定位置、高精度等特点，在许多领域得到广泛应用，如机械装置、仪器设备、医疗设备等。
本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
一、硬件设计步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。
1.51单片机选择由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制，所以需要一个性能较高的单片机。
本设计选择51单片机作为主控芯片，因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。
2.外部电源步进电机需要较高的电流供给，因此外部电源选择稳定的直流电源，能够提供足够的电流供电。
电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。
3.步进电机驱动模块步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分，它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号，控制步进电机准确转动。
常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。
4.其他辅助电路为了保证步进电机控制系统的稳定运行，还需要一些辅助电路，如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。
这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。
二、软件设计1.系统初始化系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。
根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。
2.步进电机驱动程序步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。
脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。
脉冲信号可以通过定时器产生，也可以通过外部中断产生。
3.运动控制算法步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。
开环控制简单，但无法保证运动的准确性和稳定性；闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成，从而实现精确的运动控制。
4.其他功能设计根据具体的应用需求，可以加入其他功能设计，如速度控制、位置控制、加速度控制等。
基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计
基于单片机AT89C52的步进电机的控制器设计步进电机是一种非常常见的电机类型，由于其具有精准定位、适应高速运动以及控制简单等特点，被广泛应用于各种自动化设备中。
本文将从步进电机的工作原理、控制方式以及基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计等方面展开阐述。
首先，我们来了解步进电机的工作原理。
步进电机是一种特殊的同步电动机，它具有内置的磁化轭，在没有外部励磁的情况下也能自动旋转。
步进电机的旋转是由控制电流方向和大小来实现的。
通常情况下，步进电机每转动一定角度，称为“步距角”，它可以是1.8度、0.9度、0.45度等，不同的步距角决定了电机的分辨率。
步进电机的控制方式主要有全步进和半步进两种。
全步进是指每次控制信号脉冲后，电机转动一个步距角。
而半步进则是在全步进基础上，在脉冲信号中引入一半步距角的微调。
控制信号脉冲可以是脉冲序列或者方波信号。
基于单片机AT89C52的步进电机控制器设计主要包括控制信号发生器的设计和步进电机驱动电路的设计。
控制信号发生器负责产生相应的控制信号脉冲，而步进电机驱动电路将这些脉冲信号转化为电流信号驱动步进电机。
控制信号发生器的设计可以采用定时器/计数器模块来实现。
AT89C52芯片具有可编程的定时器/计数器，可以用来产生控制信号的脉冲。
通过设置定时器的工作方式和计数值，可以实现不同频率、占空比的控制脉冲。
步进电机驱动电路的设计主要包括功率级驱动电路和电流控制电路。
功率级驱动电路负责将控制信号转化为足够大的电流驱动步进电机，通常采用功率放大器来实现。
电流控制电路则用来控制驱动电流的大小，使步进电机能够顺畅工作。
电流控制电路通常采用可调电阻、电流检测电阻和比较器等元件组成。
在步进电机控制器设计中，还需要考虑到步进电机的特性和应用需求。
例如，步进电机的电源电压、额定电流、阻抗、扭矩等参数需要与驱动电路匹配。
此外，还需要考虑到步进电机的机械结构、位置传感器、防重叠措施等因素。
基于单片机的可通信步进电机控制器设计
４计算机程序设计
采 用Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ编写 控制程 序 ．通 信控件 采用
自动 化 应 用 ２ ０ １ ４ ２期 ｉ ３ ６
（ １ ） Ｖ命令后可 以继 续使用 ｖ命令 以实现调速过
ＨＭ Ｉ 及 ＰＬＧ 控 制 系 统
５结语
设计一 种带通 信功 能 的中间控 制器 ．可很 容易
地 实 现 计 算 机 对 步 进 电 机 的 控 制 ．适 合 于 组 建 简 单 的 自动 控 制 系 统 。对 于 有 着 不 同 功 能 需 求 的 现 场 ． 可 以通 过 改 变 或 增 加 控 制 器 的 控 制 指 令 ． 以实 现 目标 要求 。
参 考 文 献
［ １ ］ 王晓 明． 电动机 的单 片机控 制［ Ｍ］ ． 北京 ： 北京航 空航 天 大学 出版社 ． ２ ０ ０ ２ ： １ ８ １ — １ ８ ８ ［ ２ ］ 刘 宝廷 ， 程 树康 ． 步 进 电动机 及 其驱 动控 制 系统［ Ｍ］ ． 哈
（ ２ ） ｓ命 令 执 行 过 程 中也 不 能 接 受 Ｖ命 令 ， 因为 升 降速 过程 直 接做 在 脉 冲输 出 中断 中 。 （ ３ ） Ｐ命 令 不 受 现 行 电机 运 行 状 态 的限 制 ， 以便 于 紧急 停 机 （ ４ ） Ｒ命 令 亦 不 受 电机 运 行 状 态 限 制 ，计 算 机 可 随 时读 取 电机 相 对 位 置 （ ５ ） Ｚ命 令 虽 然 可 随 时 执 行 ． 但 是 受 信 号 延 迟 的影 响． 运 行 中 所 定 位 的参 考 零 点 不 准 ． 只 有 在 电机 停 止 时所 定 位 的零 点 才 有 意 义
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现
基于STM32的步进电机控制系统设计与实现1. 引言步进电机是一种常见的电动机类型，具有定位准确、结构简单、控制方便等优点，在自动化控制领域得到广泛应用。
本文将介绍基于STM32单片机的步进电机控制系统设计与实现，包括硬件设计、软件开发和系统测试等内容。
2. 硬件设计2.1 步进电机原理步进电机是一种将输入脉冲信号转换为角位移的设备。
其工作原理是通过改变相邻两相之间的电流顺序来实现转子旋转。
常见的步进电机有两相、三相和五相等不同类型。
2.2 STM32单片机选择在本设计中，我们选择了STM32系列单片机作为控制器。
STM32具有丰富的外设资源和强大的计算能力，非常适合用于步进电机控制系统。
2.3 步进电机驱动模块设计为了实现对步进电机的精确控制，我们需要设计一个步进电机驱动模块。
该模块主要包括功率放大器、驱动芯片和保护电路等部分。
2.4 电源供应设计步进电机控制系统需要稳定可靠的电源供应。
我们设计了一个电源模块，用于为整个系统提供稳定的直流电源。
3. 软件开发3.1 开发环境搭建在软件开发过程中，我们需要搭建相应的开发环境。
首先安装Keil MDK集成开发环境，并选择适合的STM32单片机系列进行配置。
3.2 步进电机控制算法步进电机控制算法是实现步进电机精确控制的关键。
我们可以采用脉冲计数法、速度闭环控制等方法来实现对步进电机的位置和速度控制。
3.3 驱动程序编写根据硬件设计和步进电机控制算法，我们编写相应的驱动程序。
该程序主要负责将控制信号转换为驱动模块所需的脉冲信号，并通过GPIO口输出。
3.4 系统调试与优化在完成软件编写后，我们需要对系统进行调试和优化。
通过调试工具和示波器等设备，对系统进行性能测试和功能验证，以确保系统工作正常。
4. 系统测试与评估在完成硬件设计和软件开发后，我们需要对系统进行全面的测试和评估。
主要包括功能测试、性能测试和稳定性测试等内容。
4.1 功能测试功能测试主要验证系统是否按照预期工作。
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。
步进电机控制系统设计
步进电机控制系统设计花同【摘要】基于步进电机原理和单片机控制技术,进行了步进电机控制系统的硬件和软件设计。
系统采用离散方法实现了精确控制步进电机的目的。
单片机采用STC12C5624AD。
在单片机与步进电机之间选用SH2034M型号步进电机驱动器。
并在步进电机的转子上安装了霍尔位置传感器实现了步进电机控制系统的闭环控制。
在软件上给出了步进电机加减速速度控制算法流程图。
实验表明所设计的控制系统具有控制精度高,稳定性好等优点,可应用于无人机器人系统中。
%Based on the stepping motor principle and single-chip microcomputer control technology,hardware and software of the stepping motor control system have been designed.System uses discrete method realizing purpose of the precise control of stepping motor.Microcontroller usesSTC12C5624AD.Step-motor drive chooses SH2034M model between the microcontroller and step-motor.Hall position sensor is installed in the stepping motor rotor realizing the stepping motor control system of closed-loop control.The software is presented on deceleration stepper motor speed control algorithm flow chart.Experiments show that the design of control system has the high control accuracy,good stabilityetc,and can be applied into unmanned robot system.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)015【总页数】3页(P13-15)【关键词】单片机;细分驱动;升降速;离散控制【作者】花同【作者单位】武警工程学院研究生37队,陕西西安710086【正文语种】中文【中图分类】TP273步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移（或线位移）的电磁机械装置[1]。
毕业设计：基于STC89C52单片机的步进电机控制系统设计与实现
唐山学院毕业设计设计题目：基于STC89C52单片机的步进电机控制系统设计与实现系别：信息工程系班级：姓名：指导教师：2013年6月10 日基于单片机的步进电机控制系统设计与实现摘要步进电机是一种纯粹的数字控制电动机，是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，是现代定位驱动装置的核心，广泛应用在机械、电力、纺织、电子、仪表、印刷以及航空航天、船舶、兵器等国防工业等领域。
基于单片机的步进电机控制系统具有稳定度高、成本低、控制方便、应用范围广等特点。
本系统是由STC89C52单片机核心处理模块，遥控器命令输入模块，ULN2003及28BYJ-48步进电机组成的电机模块，12864液晶输出模块共同组成的基于单片机的步进电机控制系统。
本设计以载波为38KHZ的红外遥控器作为用户的控制端，它的功能是把用户的命令转换为红外信号。
红外信号由TL1838接收，它可以将光信号转换为电信号，并将其发送给微控制器STC89C52。
STC89C52对电信号进行相应处理即可获得用户所发出的指令，并依此来控制28BYJ48型四相八拍电机并以12864液晶作为当前状态的显示器。
用户可以对步进电机进行加速、减速、正转、反转的控制。
本步进电机控制系统具有精度高、运行稳定、控制方便、维护简单、应用范围广等特点。
关键词：STC89C52 12864液晶步进电机红外遥控Design and Implementation of Stepper Motor Control System Based on MCUAbstractStepper motor is a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defense industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microcomputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc.The stepper motor control system consists of core processor using the single chip processor, command input control module using IR remote control , display module using 12864 LCD and 28BYJ48 stepping motor module which using ULN2003 as driver.The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users’ commands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to tSTC89C52.The MCU can obtain instructions of users by processing the incoming signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by 12864 LCD. Users could control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc.Key word:MCU; 12864 LCD; Stepper Motor; Infrared remote control目录1 引言 (1)2 总体设计方案 (2)2.1系统设计原理 (2)2.2总体设计框图 (2)3系统硬件模块的组成 (3)3.1单片机控制模块 (3)3.1.1 STC89C52主要结构 (3)3.1.2 STC89C52功能特性描述 (3)3.1.3 时钟电路 (6)错误！未定义书签。
单片机控制的步进电机自适应调速方法
单片机控制的步进电机自适应调速方法孙 侃(广东中山大松通用机电有限公司技术开发部,528437)摘 要 介绍了步进电机速度自适应控制实现的机理,步进电机分段变速控制中频率运行代码、与频率运行代码相对应的最高运行频率、最小运行步长三者的对应关系,最后介绍了程序设计方法。
这种由单片机实现的步进电机自适应调速方法已得到实际应用,取得了较满意的结果。
关键词 步进电机 单片机 自适应调速 变频信号源 步进电机的变速控制———自动加/减速控制,是步进电机的基本变速方式,常用于位置控制场合。
在这种场合,要求步进电机对运动对象进行步长长度不等的实时位置控制,通常步长的变化范围还很大,如何利用这个基本变速方式进行有效的不失步控制,以满足控制的“快而不失步”的实际需要,是步进电机开环控制的中心问题。
对步长较大的定位控制,可以使步进电机总是以等高、等腰梯形的升降频曲线轨迹来运行,梯形曲线的高度就是步进电机恒频段的最高运行频率,它与步长无关;而当步长较小时,这个恒频段最高运行频率与步长大小是否也没有关系呢?本文就这个问题,对步进电机在步长较大和较小的位置控制中,如何实现位置的速度自适应控制进行讨论。
11 步进电机控制系统步进电机控制系统如图1所示。
变频信号源是一个脉冲频率由几赫到几千赫可连续变化的信号发生器,它为脉冲分配器提供脉冲序列。
脉冲分配器则根据方向控制信号把脉冲信号按一定的逻辑关系加到脉冲驱动放大器上进行放大,以驱动步进电机的转动。
因此变频信号源产生的脉冲序列是步进电机控制的基础。
本文要阐述的就是由单片机系统实现的变频信号源产生的脉冲序列如何满足步进电机速度自适应控制的思路和方法。
图1 步进电机控制图21 步进电机速度自适应控制实现的机理我们知道步进电机的转速可用下式表示(以反应式步进电机、负载不变的情形为例):n=60fZN (r/min)式中f为控制脉冲的频率,Z为转子齿数,N 为运行拍数。
由上式可见步进电机转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。
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论文题目：基于单片机控制的步进电动机调速系统设计摘要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。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。
在本设计方案中采用AT89C51型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。
关键词：步进电机，单片机，调速系统Abstract:Step-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pulse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. This gleam of the sexual relationships existence, adds step-by-step electric motor characteristics such as only having the cyclicity error but there being no accumulative error.Feasible simplicity controlling a field using step-by-step electric motor to come to control changeable extraordinary in speed , location etc.Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right away rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency,Come to control the speed regulation , realizing step-by-step electric motor thereby to come to change the electric motor rotation rate step-by-step angle concretely the deferred length. Frequency adopt the internal timer of AT89C51 type monolithic machine to change CP pulse in the design plan in realizes the speed regulation controlling , realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates being in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key words:Step-by-step electric motor , monolithic machine , speed regulation system摘要 (1)Abstract: (2)第一章步进电机概述 (4)第一节步进电机的特点 (4)第二节步进电机的工作原理 (4)第三节步进电机的分类 (4)一步进电机分为三大类 (4)二步进电机的内外结构 (5)第四节步进电机详细调速原理 (6)第二章本次设计的基本要求 (6)第三章方案的论证 (6)第一节驱动方式的确定 (6)第二节基本方案的确定 (7)第四章硬件电路的设计 (7)第一节单片机的选择 (7)第二节驱动电路的选择 (8)第五章算法的设计 (11)第一节 PID 控制算法 (11)第六章软件的设计 (16)第一节显示子程序的设计 (16)第二节键盘子程序的设计 (16)第三节驱动程序流程的设计： (18)第四节正反转程序流程图 (19)一正反转程序流程图 (19)二转速快慢程序流程图 (20)三定时中断流程图 (21)第七章实验结果与分析 (22)第一节有关参数的计算与分析 (22)第二节理论与实际的分析 (22)结束语 (24)致谢 (24)参考文献 (25){{第一章步进电机概述第一节步进电机的特点1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
2）步进电机外表允许的温度高。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
{第二节步进电机的工作原理步进电机是一种用电脉冲进行控制 ,将电脉冲信号转换成相位移的电机 ,其机械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正比 ,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度 ,脉冲的频率决定了电机运转的速度.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。
{{第三节步进电机的分类{{ TC \* MERGEFORMAT }一步进电机分为三大类1)反应式步进电机（VAriABle ReluCtAnCe，简称 VR）反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。
它的结构简单，成本距角可以做得很小，但动态性能较差。
反应式步进电机有单段式和多段式两种类型。
2)永磁式步进电机（PermAnent MAgnet），简称 PM永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。
转子的极数和定子的极数相同，所以一般步进角比较大，它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小（相比反应式），但启动运行频率较低，还需要正负脉冲供电。
3)混合式步进电机（HyBrid，简称 HB）混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。
混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。
因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪声低、低频振动小。
这种电动机最初是作为一种低速驱动用的交流同步机设计的，后来发现如果各相绕组通以脉冲电流，这种电动机也能做步进增量运动。
由于能够开环运行以及控制系统比较简单，因此这种电机在工业领域中得到广泛应用。
{ TC \* MERGEFORMAT }{ TC }{ TC \* MERGEFORMAT }二步进电机的内外结构步进电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开如图1-1所示：图1-1 定子展开图电动机定子铁心和一般电机一样由硅钢片叠成，铁心内孔表面有开口槽。
转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场。
永磁体产生的磁通，在每一个气隙圆周上都是单方向通过气隙的，这时作用在气隙中的磁势是同极性的，称为单极磁势。
而转子包括两段，一段经永磁体磁化成N 极，另一段磁化为S 极，每段转子齿以一个齿距间隔均匀分布，但两段转子的齿相互错开1/2 个转子齿距。
A) N 极段截面图 B) S 极段截面图如图1-2所示:A) N 极段截面图 B) S 极段截面图图1-2 三相混合式步进电机截面图{{第四节步进电机详细调速原理步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电的调速。
具体的延时时间可以通过软件来实现。
第二章本次设计的基本要求步进电机采用三相步进电机，功率为1W。
调速范围为0到1000r/min最高转速时，精度2%要基本上完成毕业设计，作到步进电机能精确的调速，正反转、并能在起动时不失步，基本上没有振荡，能完成完整的硬件电路图，软件设计。