基于单片机的三相步进电机控制系统设计分解
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现摘要：步进电机是一类广泛应用于工业自动化领域的电动机，其特点是精度高、响应速度快。
本文基于单片机，设计并实现了一种步进电机驱动控制系统。
该系统通过单片机对步进电机进行精确控制，实现了步进电机的定位、速度调节、方向控制等功能。
通过实验验证，该系统能够有效地控制步进电机的运动，具有一定的实用价值。
1. 引言步进电机是一种在工业自动化领域广泛应用的电动机，其由于具有精确控制、自带位置反馈和无需增量编码器等特点，被广泛应用于数控机床、纺织机械、印刷机械等领域。
而基于单片机的步进电机驱动控制系统，能够通过软件控制实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性。
2. 步进电机的原理步进电机是一种能够按照预定的步长进行旋转的电动机。
其根据不同的工作原理可分为磁力转矩型和磁场转动型两种。
在本系统中我们选择了磁场转动型步进电机。
3. 单片机的选择本系统采用了XX型单片机，并结合其特点设计了相应的步进电机驱动控制系统。
4. 步进电机驱动电路设计步进电机驱动电路是实现步进电机精确控制的关键，本系统采用了XX电机驱动芯片，并参照其驱动电路设计了电路。
5. 程序设计通过单片机的软件控制，可以实现对步进电机的各项参数进行调节和控制。
本系统通过编程控制实现了步进电机的定位、速度调节和方向控制等功能。
6. 系统实现与实验结果经过系统的实现和实验验证，本系统能够有效地控制步进电机的运动。
实验结果表明，该系统具有较高的精确度和稳定性。
7. 总结与展望通过本文对基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现，我们得出了以下结论：本系统通过单片机实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性和可行性。
然而，本系统还存在一些问题和不足之处，例如在特定条件下，步进电机可能出现失步现象等。
因此，未来可以进一步完善该系统，并结合实际应用场景进行优化，提高系统的精确度和稳定性。
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、本文概述本文旨在探讨基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现。
随着自动化技术的快速发展，步进电机在各种机械设备中得到了广泛应用，如打印机、机器人、数控机床等。
步进电机控制系统作为其核心组成部分，对于提高设备的运行精度和稳定性具有重要意义。
因此，本文将对基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、硬件组成、软件编程等方面进行详细阐述，并通过实验验证系统的可行性和有效性。
本文将对步进电机的基本原理和控制方式进行介绍，为后续系统的设计奠定基础。
将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的硬件组成，包括单片机、步进电机驱动器、电源电路等关键部件的选型与连接。
在此基础上，本文将深入探讨步进电机控制系统的软件编程，包括控制算法的实现、驱动程序的编写等。
本文将通过实验验证基于单片机的步进电机控制系统的性能，分析其优缺点，并提出改进方案。
通过本文的研究，可以为步进电机控制系统的设计提供理论支持和实践指导，推动步进电机在自动化领域的应用发展。
本文的研究也为基于单片机的其他控制系统设计提供了有益的参考和借鉴。
二、步进电机及其工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度与输入的脉冲数成正比，因此也被称为脉冲电机。
步进电机不同于传统的交流或直流电机，其不需要依靠外部电源进行连续供电，而是通过接收一系列离散的脉冲信号，以固定的步长进行旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是由多个电磁铁组成的环形结构，每个电磁铁对应一个特定的步进角度。
而转子则是一个永磁体，它在电磁铁的磁场作用下进行旋转。
当定子上的电磁铁按照特定的顺序和时序进行通电和断电时，转子就会按照固定的步长进行旋转。
步进电机的工作原理可以简单概括为“磁阻最小原理”。
当定子上的电磁铁通电时，会在其周围产生磁场，转子上的永磁体在磁场的作用下会受到力矩的作用，从而发生旋转。
当转子旋转到某个位置时，其上的永磁体与定子上的电磁铁之间的磁阻达到最小，此时转子就稳定在该位置。
单片机课程设计——单片机控制步进电机分解
基于单片机的步进电机控制系统设计课题：步进电机的控制专业：机械设计制造及其自动化班级：机101-4姓名组长：学号：同组人：指导老师：姜风国课程设计题目：步进电机控制任务要求：1 完成单片机与功率驱动电路及小功率步进电机的连接。
2 控制步进电机的转动方向、转动速度及转过指定的角度。
3 通过按键改变电机的转向、转速等参数。
任务分配：编写程序绘制电气原理图调试程序对电气原理进行仿真选择各元器件及查询资料目录1步进电机原理及硬件和软件设计 (3)1.1步进电机原理及控制技术 (3)1.2总体设计方框图 (7)1.3设计原理分析 (7)1.3.1元器件介绍 (7)1.3.2方案论证 (10)1.3.3硬件设计 (11)1.3.4软件设计 (17)1.3.5源程序 (22)2.总结 (28)3.结束语 (28)4.参考文献 (29)前言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。
控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被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，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
基于单片机设计步进电机的控制系统 课程设计
目录1.实验要求与设计 (2)1.1设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 设计思路 (2)2.设计原理及分析 (3)2.1 步进电机控制系统的组成 (3)2.2 单片机最小系统 (3)2.3 键盘控制电路 (4)2.4 LED数码显示电路 (5)3.系统的总体方案设计 (6)3.1 步进电机总体设计框图 (6)3.2 驱动控制系统组成 (6)3.3 脉冲信号的产生 (7)4.软件设计设计及调试 (7)4.1 主程序流程图 (7)4.2 INTO中断子程序框图 (8)4.4 程序代码 (10)5.实验心得与体会 (17)参考文献 (18)附：课程设计评分表 (19)附：步进电机电路图 (20)1.实验要求与设计1.1设计目的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。
1.2 设计要求1.利用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作，达到显示的目的。
2.了解步进电动机的工作原理，会计算其各个量之间的转换，例如，速度、时间、频率与步进角之间的关系。
3.显示以51单片机为核心的实用控制电路，并进行调试出结果。
1.3 设计思路采用51系列单片机实现对步进电动机进行调速控制。
首先利用键盘按键来控制步进电动机的加速减速以及控制电动机的正转、反转、启动、停止等操作。
达到显示的目的。
最终使步进电动机的控制能更加灵活。
本实验采用89C51做单片机运行的,所用本实验只需要将其四相连接P1口得P1.0~P1.3口就行了，在AEDK实验教学机上，数码管和8279内部已经连接好，不需再连线。
本实验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、B、C、D四相组成驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。
表中首先向A线圈输入驱动电流，接着B、C、D线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。
【精品】基于单片机的步进电机控制系统设计_毕业论文设计
临沂大学毕业论文基于单片机的步进电机控制系统设计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，用汇编语言和Ｃ语言编写出电机的正转、反转、调速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2001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LCD液晶显示器显示出来。
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；转动Design of The Control System of Step-motorThe open-loop system which is composed by step-motor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices, and many other fields.This article describes one design of step-motor system based on microcontroller.The program of the preparation of a motor , reverse, adjust speed, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2001 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the light-emitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and single-chip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, and the above-mentioned functions are realized through the debugging.Key words: Stepping motor; Pulse-width modulated; driving mechanism; singlechip; rotation目录1 引言 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究概况 (1)2 步进电机与单片机简介 (1)2.1步进电机介绍 (1)2.2步进电机驱动系统介绍 (6)2.3单片机原理 (8)3硬件电路的设计 (12)3.1系统整图 (12)3.2电源部分 (12)3.3最小系统 (13)3.4驱动部分 (14)3.5状态指示部分 (14)3.6按键部分 (14)3.7时钟部分 (15)3.8复位部分 (15)3.9 KEIL-UVISION简介与调试 (15)3.10PROTEUS仿真步进电机正转 (16)3.11PROTEUS仿真步进电机反转 (17)3.12 PROTEUS仿真总图与PROTEUS简介 (17)4软件设计 (23)4.1系统开发软硬件环境 (23)4.2系统程序框图 (24)4.3系统程序 (25)6 结论 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1 引言1.1 课题研究的目的和意义步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，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。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：鉴于步进电机内部控制方式为低成本的开环控制,与伺服电机控制和步进电机最显著区别在于成本低、开发周期短、系统简单。
特别是随着近年来工业自动化水平的不断提高和微机电技术的不断发展,小型轻便办公设备、家用电器、生活小电器、医疗器械、小型按摩理疗仪、电动玩具等消费类产品层出不穷,多样的使用需求对步进电机的有了严格要求。
本研究中首先详细介绍了基于51单片机的数据转换，不仅结构简单、功能齐全、稳定性好、可靠度高而且还具备十个不同档位的备选速度和正反转功能,能够通过数码管实时显示步进电机运行状态。
关键词:步进电机,单片机,正反转控制,电机驱动前言新中国成立以后,在国家政策的扶植下,我国工业技术水平赢得了较大的发展。
同一时期,步进电机关键技术和核心技术自主研发引起了广泛关注,以高校、科研机构、生产商研发团队为主体的队伍成为了我国步进电机技术的核心研发人员。
此后,我国各大工业技术相对发达的沿海城市涌现出一大批步进电机零部件及电子元件生产商,国产步进电机的生产、销售初见规模。
1步进电机控制总系统设计1.1系统框架本研究以四相步进电机为研究对象,围绕系统工作中反转、急停、加速、减速等多种功能,使步进电机的驱动系统和电机协调运作，文中在各个功能的按键上设置了发光二极管,用以直观的对外展示电机处于何种工作状态。
系统框架简图如图一所示。
图一步进电机控制系统框架简图1.2主控芯片选择随着智能化设备的不断发展,工业自动化领域内的步进电机应用不再是简单的选型、安装、调试、使用。
很多时候产品的更新换代、用户的不同需求都需要对控制器进行二次开发。
故而,步进电机控制系统设计过程中应当要求主控芯片支持多种语言且拥有良好的编程环境。
研究选择可多次擦写的STC89C5l芯片作为主控芯片。
2系统硬件电路设计2.1系统硬件总电路构成包括反转、急停、加速、减速等多种功能,文中在外接键盘上设置了6个按钮分别与上述功能一一对应,还在各个功能的按键上还设置了发光二极管,用以直观的对外展示电机处于何种工作状态及运行速度的档数。
基于单片机的步进电机控制系统设计方案
D10-基于单片机旳步进电机控制系统一、理解什么是步进电机以及其工作原理步进电机是数字控制电机，步进电机旳运转是由电脉冲信号控制旳，其角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每个一种脉冲，步进电机就转动一种角度（不距角）或前进、倒退一步。
步进电机旋转旳角度由输入旳电脉冲数确定，因此，也有人称步进电机为数字/角度转换器。
步进电机旳各相绕组按合适旳时序通电，就能使步进电机转动。
当某一相绕组通电时，对应旳磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，假如定子和转子旳小齿没有对齐，在磁场旳作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小途径旳特点，则转子将转动一定旳角度，使转子与定子旳齿互相对齐，由此可见，错齿是促使电机旋转旳原因。
二、步进电机旳特点（1）步进电机旳角位移与输入脉冲数严格成正比，因此当它转一转后，没有合计误差，具有良好旳跟随性。
（2）由步进电机与驱动电路构成旳开环数控系统，既非常以便、廉价，也非常可靠。
同步，它也可以有角度反馈环节构成高性能旳闭环数控系统。
（3）步进电机旳动态响应快，易于启停、正反转及变速。
（4）速度可在相称宽旳范围内平滑调整，低速下仍能保证获得很大旳转矩，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。
（5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接用交流电源或直流电源。
（6）步进电机自身旳噪声和振动比较大，带惯性负载旳能力强。
三、步进电机旳控制步进电机旳控制重要包括换相次序旳控制、速度控制、速度控制、加减速控制等，控制系统就是运用单片机旳功能实现以上控制旳系统，即本次设计旳目旳。
四、示意图五、硬件设计计划本设计旳硬件电路只要包括控制电路、最小系统、驱动电路、显示电路四大部分。
最小系统只要是为了使单片机正常工作。
控制电路只要由开关和按键构成，由操作者根据对应旳工作需要进行操作。
显示电路重要是为了显示电机旳工作状态和转速。
驱动电路重要是对单片机输出旳脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。
（1）控制电路根据步进电机旳工作原理可以懂得，步进电机转速旳控制重要是通过控制通入电机旳脉冲频率，从而控制电机旳转速。
基于单片机的三相步进控制器设计
控制步进电机运转的循环脉冲由软件设计分 配，单片机输出。通过键盘显示电路，预制并显示步 进数，由Ｐ，口输出三相步进电机脉冲，放大后作为 驱动三相步进电机的控制信号【Ⅻ。
采用软件查询外围组合功能键盘按键状态，可 调用不同的脉冲生成子程序。一方面实现可选择三 相步进电机单三拍、双三拍或三相六拍不同的供电 方式，另一方面实现选择单步、正转或反转三种不 同的工作运行状态的功能。
参考文献 【１】１ 潘兴民．微型计算机控制技术叫】．北京：电子工业出版
社。２００３． 【２】吴红星．电机驱动与控制专用集成电路及运用【Ｍ】．北京：
ａｄｅｑｕａｔｅ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－－ｐｈａｓｅ ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ＦＯ；Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｓｔｅｐｐｅｒ；Ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ
ＰＥＮＧ Ｈｕａｎ－ｒｏｎｇ。ＹＡＮＧ Ｘｉｕ－ｊｉｅ，ＨＵＡＮＧ Ｙｏｎｇ．－庇ｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
基于单片机的三座标——步进电机控制系统方案详解
E6B2-CWZ6C内部结构图
E6B2-CWZ6C的输出方式为NPN集电极开路输出方式， 共有红、白、橙三路转速信号输出，本设计中只采用其一 路测速信号输入到单片机的外部中断口或T1计数器外部脉 冲输入端进行转速检测。
2.6 限位反馈实现
限位开关工作原理是，当三维平台没有接近限位 开关时，限位开关输出为高电平；当三维平台接近限 位开关时，限位开关输出为低电平；利用单片机I/O口 去捕获限位开关输出电平，当限位开关输出为低电平 时，控制电机方向信号，使电机反转。本设计中限位 开关是采用LJ8A3-1-Z型。实物如下图：
2.5 测速模块的设计与实现
本设计采用E6B2-CWZ6C光电编码器对三轴步进电机 的转速进行实时检测，并反馈到单片机中用作转速的实 时显示。E6B2-CWZ6C光电编码器有以下特点： 1.对应电源电压DC 5～24V； 2.外径40具备2000P/R的分辨率； 3.具备使Z相对简单化的原点位置显示功能； 4.实现轴负重、径向30N、推力向20N； 5.附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性。
J1 VCC 1 2 3 4 5 6 VM GND OUTIA OUT2A OUT1B OUT2B
R15 R13 270 1 2 P521 D2 IN5819 C7 100UF/50V R16 1K FRE FRER14 270 1 2 P521 U4 4 3 EN C6 104 R18 3K6 1K U3 4 3 CWW C5 471 VM 3 U5 LM317 Vin ADJ +Vout 2 R17 1K2 C8 220UF/50V D1 VCC
主控制器原理图
VCC 0 9 U1 P1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Y1 12M P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 9 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/-INT0 P3.3/-INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/-WR P3.7/-RD XTAL2 XTAL1 RST/Vpd AT89S52 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 -PSEN ALE/-PROG -EA/Vpp VCC 39 38 37 36 35 34 33 32 28 27 26 25 24 23 22 21 29 30 31 R11 10k VCC L1 L2 L3 L4 H1 H2 H3 H4 P2A7 P2A6 P2A5 P2A4 P2A3 P2A2 P2A1 P2A0 H4 8 7 6 5 4 3 2 1 L1 L2 L3 L4 H1 H2 H3 H4 4 H3 8 H2 C H1 P2B7 P2B6 P2B5 P2B4 P2B3 P2B2 P2B1 P2B0 3 LEDA H 5 G 10 F 1 E 2 D 4 C 7 B 11 A P2B7 P2B6 P2B5 P2B4 P2B3 P2B2 P2B1 P2B0 3 LEDB H 5 G 10 F 1 E 2 D 4 C 7 B 11 A D E F 9 A B 5 6 7
基于单片机的步进电机控制系统的设计
本科毕业设计基于单片机的步进电机控制系统的设计摘要随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。
步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。
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。
本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。
其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。
系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。
本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。
系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。
关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动Design of the Stepping Motor Control System Based on SCMQiu Haizhao(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields.Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle.This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module.This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use.Key words: SCM stepper LCD keyboard driver目录1 前言...............................................................0籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计引言：步进电机是一种常用的电机类型，具有精准的位置控制、高效的能量转换等特点。
在许多自动化设备中广泛应用，如数控机床、3D打印机、机器人等。
本文将以基于单片机的步进电机控制系统设计为主题，介绍系统的硬件设计、软件设计以及实验验证。
一、硬件设计1.步进电机选型：根据实际应用需求，选择适当的步进电机。
包括步距角、转速范围、扭矩要求等等。
2.电源设计：步进电机需要驱动电压和电流，根据步进电机的额定电压和电流选用适当的电源。
3.驱动电路设计：步进电机通常需要驱动电路来控制电流和脉冲序列。
常见的驱动电路有全桥驱动器、半桥驱动器等。
4.信号发生器设计：步进电机通过脉冲信号来控制转动角度和速度，因此需要信号发生器来产生合适的脉冲序列。
常见的信号发生器有定时器、计数器等。
5.单片机接口设计：单片机作为步进电机控制系统的核心，需要与其他硬件进行通信。
因此需要设计合适的接口电路，将单片机的输出信号转换为驱动电路和信号发生器所需的电压和电流。
二、软件设计1.单片机程序框架设计：根据具体的单片机型号和开发环境，设计合适的程序框架。
包括初始化设置、主循环、中断处理等。
2.脉冲生成程序设计：根据步进电机的控制方式（如全步进、半步进、微步进等），设计脉冲生成程序。
通过适当的延时和输出信号控制，产生合适的脉冲序列。
3.运动控制程序设计：设计运动控制程序，实现步进电机的前进、后退、加速、减速等功能。
根据具体需求，可以设计不同的运动控制算法，如速度环控制、位置环控制等。
4.保护机制设计：为了保护步进电机和控制系统，设计合适的保护机制。
如过流保护、过压保护、过载保护等。
三、实验验证1.硬件连接：将步进电机、驱动电路和单片机按照设计进行连接。
2.软件调试：通过单片机编程，调试程序代码。
确保脉冲生成、运动控制等功能正常工作。
3.功能测试：对步进电机控制系统进行功能测试，包括正转、反转、加速、减速等功能。
通过观察步进电机的运动状态和测量相关参数来验证系统设计的正确性和性能。
基于单片机的三相步进电机控制系统设计
电气与电子工程学院单片机原理及应用课程设计报告课题名称专业班级学号学生姓名指导教师评分2016年06月20日至06月24日目录摘要 (3)1设计任务 (4)2方案 (6)2.1 设计思路与方案 (6)2.2总体设计框图 (6)3系统实现的原理说明 (7)3.1 步进电机控制工作原理 (7)3.1.1步进电机的工作原理 (7)3.1.2 步进电机的启停控制 (7)3.1.3 步进电机的转向控制 (9)3.2步数显示模块原理 (10)4硬件设计 (11)4.1系统总原理图 (11)4.2各部分硬件原理图设计 (11)4.2.1 单片机控制模块 (11)4.2.2按键选择工作状态模块 (12)4.2.3步进电机工作模块 (13)4.2.4工作状态显示模块 (14)4.2.5 4位数码管显示步数模块 (14)5软件设计 (15)5.1系统总体设计 (15)5.2步进电机工作模块 (17)5.2.1步进电机的工作方式说明 (17)5.2.2设计说明及流程图 (18)5.3数码管步数显示模块 (19)6仿真调试记录 (21)7心得体会 (22)参考文献 (22)附录：程序清单 (23)摘要本设计详细介绍了基于单片机的三相步进电机控制系统。
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，因此，单片机通过向步进电机发送控制信号就能实现对步进电机的控制。
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，该系统采用80C51单片机作为主控芯片，来完成对步进电机转动及LED显示的控制。
本设计主要由单片机80C51，3相步进电机，7段数码管，及一些其他相关元件设计而成，分为按键选择工作状态模块、步进电机工作模块、LED二极管显示工作状态模块以及4位数码管显示步数模块。
可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模式。
运转时，用4位7段数码管来输出步数。
基于单片机步进电机控制系统设计报告
1、设计目的与要求1.1、设计目的（1）了解步进电机的结构和工作原理。
（2）进一步掌握步进电机的控制方法。
（3）进一步掌握单片机硬件和软件的综合设计方法。
（4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。
1.2、设计要求实现功能（1）电机工作方式为四相八拍；（2）实现电机的启、停功能；（3）实现电机的正、反转功能；（4）实现电机的加、减速功能.2、、整体设计方案2.1 、系统总体方案此次系统设计是采用单片机实现对步进电机的手动控制。
由单片机产生的脉冲信号通过单片机传送到驱动电路，脉冲信号经过放大后输出到步进电机，功率放大后驱动步进电机的转动。
步进电机是纯粹的数字控制电机，能够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[4]。
此次设计以单片机为核心，通过软件和硬件的结合实现步进电机的启停、正转、反转、加速、减速功能，并且步进电机所处的状态用相应的发光二极管来显示，可以显示速度以及方向。
用数码管显示速度和驱动方式。
电路主要通过三大块来设计，包括驱动模块设计、显示模块设计和按键控制模块设计。
此次设计预期实现的功能简述如下几点：（1）、用按键来控制步机电机的工作状态；（2）、能够切换三种工作模式；（3）、在不同的工作模式下能通过按键控制其正转、反转、加速、减速并且在工作过程中能够切换驱动模式；（4）、显示器要实现在驱动选择时能显示电机在哪一种模式下工作，而且在速度加减时能显示其1-7个档位的速度，并在状态显示中可以见证速度的快慢；（5）、利用显示器显示电机的正反转情况。
具体操作方案：首先，先在查阅资料的基础上，进行总体的理论分析与设计；其次，根据预期达到期望功能的要求设计系统方框图；然后，结合系统框图设计画出一个硬件电路图，能实现工作模式选择、正反转、加减速等功能；最后，根据硬件电路设计，编写程序并运用KEIL软件编译调试，之后结合程序对所设计的控制电路在Proteus中选择好元器件连接好，检查无误之后进行仿真。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：本文应用AT89S51单片机、步进电机驱动芯片、字符型LED和键盘阵列，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。
实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。
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。
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。
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。
最后给出了步进电机控制系统的应用实例。
关键词:AT89S51；LED；步进电机；软硬件协同仿真Design of Stepper Motor Based on SCMAbstract：In this paper, microcontroller, stepper motor driver chips, character LED and keypad array, build a set of stepper motor controller and driver as one of the stepping motor control system. Implementation of step motor and reversing speed control and display the data.The whole system uses modular design,simple structure reliable,through man-machine exchange interface can be set up to realize eachfunction,simple operation,easy to master.Stepper motor control system has been developed using the software and hardware co-simulation method, can effectively reduce the system development cycle and cost.The system can be applied to the stepping motor in electromechanical integration control and so on most occasions.Finally, an application example is given of stepper motor control system.Keywords:AT89S51;LED; Stepping Motor;software and hardware co-simulation引言随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。
基于单片机步进电机的控制系统设计
１ 硬 件设 计 本 文介绍 的设计 方案 是基 于单片 机 的 步进 电机运 行控 制系统 。在这个 控制 系统 中， 控 制器是 它的核心 ， 因为它 担负着 产生 脉 冲， 发送 、 接受控制命令等任务 。 整个系统 的控制核心是 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 。其成本相对较低 ， 运行可靠性较高 。 系统 的组成方框图如图 １ 所示。 本系统 由单 片机 （ Ｍｃ ｕ） 、 电机驱 动 电路 、 Ｌ Ｅ Ｄ显 示 （ 指示 ） 、 按键 电路和看 门狗电路等组成。单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 控 制步 进 电机脉 冲信 号 ， 通 图 １ 系统 框 图 过外接 键盘作 为输人 控制 步进 电机 的正 反 转、 停止 、 加减速工作状 态 ， 并通过 显示 器进 行工作状态信 号输 出。在这个控制系统 中， 单片机 是核心 ， 它 通过键 盘接受 指令 、 通 过 运算控制单片机运行 、 并通过显示器进行信 号输出。 ２ 系统软件设计 当在待机状态下设定好所需 的参数后 ， 按 下“ 启停 ” 键， 系统便开始根据设定 的参数 和运行模 式进行 步进 电机控 制脉 冲输 出运 行。 程序 中按照设定参数顺序输出控制 脉冲 是受定 时器中断控 制。（ 见图 ２ ） ３技术经济分析 对 于 电动机来讲 ，要 求不 断 的减 少硬 件， 降低成本 ， 并不 断提 高起 原先 的稳定性 、 可靠性 ， 对技术 的要求越来越高 。设计工作 是工 程建设的关键环节 ， 做好设计工作对工 程建 设 的工期 、 质量 、 费用 和应 用 于实际后 的运行 安全性和 的经济效益 ， 起着决定性作 用 。因此 ，设计时一定要力求技 术成 熟 、 可 靠， 并尽可能 的节约资金 。本设计采用步进 电动机作 为控制对象 ， 因为步进 电动机作为 数字控制 系统 的一种元件 ， 其功用是将脉 冲 电信号变换为 角位移或直线位移 。 它能按照 图 ２ 步 进 电机 运 行 模 块 主 流 程 控制 脉 冲的要求 ， 能迅 速启动 、 正转 、 反转 、 加速 、 减速 、 制动 ； 工 作时能够 不失 步 ， 步距 精度 高 ， 鉴 于这 些特点 ， 步进 电机在 自动控 ［ １ ］ 王晓明 ， 胡 晓柏 ． 电动机 的单 片机 控制［ Ｍ］ ． 北京 ： 北京航 空航 天 大 制系统 中 ， 特别是开环的数字程序控制 中作为传动元件而得 到广泛 学 出版社， ２ ０ ０ ２ ． ５ ， １ ： １ ８ １ — ２ ０ ８ ． 应用 。 【 ２ 】 史敬灼． 步进 电动机 伺服控制技 术【 Ｍ 】 ． ２ ０ ０ ７ ， ３ ， ２ ： ２ ３ — ３ ５ ． 本系统选 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ ， 成本较低 。 且Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １内有 ４ Ｋ的 Ｒ Ｏ Ｍ存
基于单片机的步进电机控制系统设计方案
基于单片机的步进电机控制系统设计方案第1章绪论1.1引言随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。
CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。
如CPU的运算位数从4位、8位……到32位机的发展，运算速度从8 MHz、32 MHz……到1.6 GHz。
可以说是日新月异的发展着。
其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。
单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。
要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。
最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。
由此可以认识到，单片机在工业领域运用中，对工业发展、提高工业生产力等有重大意义。
因此，掌握好单片机的应用，对以后的生产生活有很强的指导意义。
科技的进步需要技术不断的提升。
一块大而复杂的模拟电路花费了巨大的精力，繁多的元器件增加了成本。
而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使以前的电路简单很多。
由此可见掌握了单片机技术后,不管今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。
1.2国外设计现状1.2.1国外发展回顾及产生背景如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。
以Intel公司的MCS –48为代表。
MCS –48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。
这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。
Intel公司在MCS –48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。
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器控制设计
基于单片机的步进电机器控制设计步进电机是一种常见的电动机种类，具有结构简单、控制方式多样的特点，广泛应用于机械、自动化、电子等领域。
本文将基于单片机设计步进电机的控制方法，并介绍其原理、设计步骤和实现过程。
步进电机是将电脉冲信号转化为角位移或直线位移的电动机，其排列方式分为两相、三相和多相。
我们以双向三相步进电机为例进行设计控制。
步进电机由驱动电路和控制器组成，其中驱动电路负责提供控制信号，控制器负责发送电脉冲信号。
设计步骤如下：1.了解步进电机的控制原理和信号特性。
步进电机通过输入电脉冲信号来控制转动角度或位移距离，信号频率和脉冲数与转速成正比。
同时步进电机具有指定的步距角和相序规律，需要按照规定的信号序列才能正常工作。
2. 选择合适的单片机和编程语言。
根据项目需求选择适合的单片机芯片和编程语言，如使用Arduino开发板和C语言。
3.编写程序实现步进电机的控制。
根据步进电机的特性和控制原理，编写控制程序实现电脉冲信号的生成和输出。
4.搭建硬件电路。
根据步进电机和单片机的接口标准，搭建驱动电路，包括电源、驱动芯片和电机的连接。
5.测试和调试。
将单片机与步进电机连接后，通过调试程序和电路，测试电机是否能够按照预期的方式旋转或移动。
6.完善控制程序和电路。
根据实际需求和测试结果，对控制程序和硬件电路进行优化和改进，确保步进电机的控制可靠性和稳定性。
在实现上述设计的过程中1.驱动电路的设计要符合步进电机的电气参数要求，如电源电压、电流和相序等。
2.控制程序要具备生成电脉冲信号、按照规定顺序输出信号的功能。
3.硬件电路的搭建要保证可靠性和稳定性，如正确接线、防止电气干扰等。
4.在测试和调试过程中，要注意安全性，避免误操作导致电机受损或电路发生短路等问题。
总结：通过基于单片机的步进电机控制设计，可以实现对步进电机的精确控制和定制化应用。
通过了解步进电机的控制原理，选择合适的单片机和编程语言，搭建合理的硬件电路，编写优化的控制程序，可以实现步进电机在各种自动化设备和系统中的灵活应用。
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单片机原理及应用课程设计报告课题名称专业班级学号学生姓名指导教师评分2016年06月20日至06月24日目录摘要 (3)1设计任务 (4)2方案 (6)2.1 设计思路与方案 (6)2.2总体设计框图 (6)3系统实现的原理说明 (7)3.1 步进电机控制工作原理 (7)3.1.1步进电机的工作原理 (7)3.1.2 步进电机的启停控制 (7)3.1.3 步进电机的转向控制 (9)3.2步数显示模块原理 (10)4硬件设计 (11)4.1系统总原理图 (11)4.2各部分硬件原理图设计 (11)4.2.1 单片机控制模块 (11)4.2.2按键选择工作状态模块 (12)4.2.3步进电机工作模块 (13)4.2.4工作状态显示模块 (14)4.2.5 4位数码管显示步数模块 (14)5软件设计 (15)5.1系统总体设计 (15)5.2步进电机工作模块 (17)5.2.1步进电机的工作方式说明 (17)5.2.2设计说明及流程图 (18)5.3数码管步数显示模块 (19)6仿真调试记录 (21)7心得体会 (22)参考文献 (22)附录：程序清单 (23)摘要本设计详细介绍了基于单片机的三相步进电机控制系统。
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，因此，单片机通过向步进电机发送控制信号就能实现对步进电机的控制。
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，该系统采用80C51单片机作为主控芯片，来完成对步进电机转动及LED显示的控制。
本设计主要由单片机80C51，3相步进电机，7段数码管，及一些其他相关元件设计而成，分为按键选择工作状态模块、步进电机工作模块、LED二极管显示工作状态模块以及4位数码管显示步数模块。
可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模式。
运转时，用4位7段数码管来输出步数。
最后根据思路所设计出来的硬件图设计相适应的软件。
电路结构简单，设计思路清晰，同时利用Proteus进行联调仿真，结果比较直观。
仿真结果收到了预期的效果。
关键字：三相步进电机、单片机、PROTEUS仿真1设计任务（一）设计三相反应式步进电动机脉冲分配器，接收脉冲输入，要求三相单三拍、三相六拍运行方式控制（电平），正反转控制（电平）。
系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键，K0为三相单三拍，K1为三相双三拍，K2为三相六拍；K3为启动/停止控制、K4方向控制；用4位LED数码管显示工作步数。
用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮；（二）任务分析步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行器，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。
由于受脉冲的控制,其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比。
三相反应式步进电动机结构如图1.8所示。
电机定子有六个磁极，相对的磁极为同一绕组励磁，整个电机有三个绕组，按Y形接法接线。
转自为软磁材料，无绕组。
若绕组通电顺序为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-…，则电动机逆时针转动；若绕组通电顺序为Ⅰ-Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ-Ⅲ-Ⅱ-…，则电动机顺时针转动。
此种控制方式称为三相单三拍方式。
若通电顺序为Ⅰ-ⅠⅡ-Ⅱ-ⅡⅢ-Ⅲ-ⅢⅠ-…（逆时针），称为三相六拍方式。
步进电机控制装置发出运行方式、旋转方向和旋转角度（步数），前两项一般由电平表示，后一项用脉冲个数表示。
脉冲分配器根据步进电机控制装置发来的命令（电平信号和脉冲）使步进电机按照要求的工作方式、旋转方向及步数旋转。
步进电机磁极的旋转有速率限制，如果过快，电动机会出现失步现象（转自跟不上磁极的旋转），特别是在电动机的起停阶段，要求有脉冲速率限制措施。
（三）系统硬件原理图（四）系统软件设计为防止输入脉冲频率过快导致电动机失步，可将输入脉冲在单片机缓存，之后在进行脉冲分配，分配时注意脉冲速率。
脉冲输入模块在每个输入脉冲到来时，将缓存单元进行加1计数；脉冲分配模块时刻扫描缓存单元，当缓存单元不为零时，使步进电机旋转一步，之后缓存单元减1，减到0时停止分配脉冲。
为使三相电平同时变化，程序中应予以考虑。
非同步分配脉冲可能导致电机错转。
为使电动机以最快速度运行，脉冲分配速率应按照梯形曲线分配，如图1.10所示。
图示的含义是：开始时（零转速）脉冲分配要慢，当电动机旋转起来后，脉冲速率逐渐加快，并达到最高速率；当要停止时，也不可马上停止，必须先降低脉冲速率，最后降到零，电动机停转。
图1.10 脉冲速率分配单片机方向控制脉冲输入方式控制功率放大12V时间图1.9 硬件原理框图2方案2.1 设计思路与方案本次设计是一个对于三相步进电机的控制系统，而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，此系统选用51单片机即可。
根据要求整个设计大体可分为四块：一是5个按键K0~K4将用户所需来选择步进电机的工作状态。
我们将开关连入单片机的P1口，通过按键开关的高低电平状态来读入我们所需的控制信号。
硬件上直接把开关分别接在单片机的接口上，通过查询端口信号来动作，将控制信号处理。
在设计开关部分时，还考虑到机械抖动的影响，采取硬件方式—并联电容来去抖。
二是3个LED发光二极管的显示步进电机工作状态模块。
在设计要求中步进电机正转是红灯亮，反转是黄灯亮，停止不转是绿灯亮。
设计中将3个发光二极管分别接到单片机P3口，受到单片机的输出信号控制。
三是步进电机的工作模块。
要想步进电机按照我们想要的方式运转，将步进电机一端接到+12V的电源，一端接到单片机P3口，受单片机的输出信号控制。
四是4位数码管显示步数的模块。
设计中主要是利用软件编程的算法来实现步数的累计和显示，同样，4位数码管接到单片机的P0口和P2口受单片机输出信号的控制，在硬件上使用的是动态显示的接法。
由此可知所需要设计一个系统，可以通过不同按键来选择步进电机的工作方式，且有LED发光二极管来显示电机对应的工作状态，除此之外还能在数码管上显示出步进电机转动的步数。
2.2总体设计框图此系统主要由单片机、步进电机、步数显示模块、工作状态控制与显示模块组成。
整体框图如图1。
图1 系统整体框图3系统实现的原理说明3.1 步进电机控制工作原理3.1.1步进电机的工作原理步进电机的不同驱动方式，都是在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态。
由于通电顺序不同，其运行方式有三相单三相拍、三相双三拍和三相单、双六拍三种（注意：上面“三相单三拍”中的“三相”指定子有三相绕组；“拍”是指定子绕组改变一次通电方式；“三拍”表示通电三次完成一个循环。
“三相双三拍”中的“双”是指同时有两相绕组通电）。
1.2.1三相单三拍运行方式：下页图所示为反应式步进电动机工作原理图，若通过脉冲分配器输出的第一个脉冲使A相绕组通电，B,C相绕组不通电，在A相绕组通电后产生的磁场将使转子上产生反应转矩，转子的1、3齿将与定子磁极对齐，如果图（a）所示。
第二个脉冲到来，使B相绕组通电，而A、C相绕组不通电；B相绕组产生的磁场将使转子的2、4齿与B相磁极对齐，如图（b）所示，与图（a）相比，转子逆时针方向转动了一个角度。
第三个脉冲到来后，是C相绕组通电，而 A、B相不通电，这时转子的1、3齿会与C组对齐，转子的位置如图（c)所示，与图（b)比较，又逆时针转过了一个角度。
图1.1 反应式步进电机工作原理图当脉冲不断到来时，通过分配器使定子的绕组按着A相--B相--C相--A 相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机的转子就连续不停地一步步的逆时针方向转动。
如果改变步进电动机的转动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改为A相--C相--B相--A相，转子转动方向即改为顺时针方向。
单三拍分配方式时，步进电动机由A相通电转换到B相通电，步进电动机的转子转过一个角度，称为一步。
这时转子转过的角度是30度。
步进电动机每一步转过的角度称为步距角。
1.2.2三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式：每次都有两个绕组通电，通电方式是AB--BC--CA--AB……，如果通电顺序改为AB--CA--BC--AB……则步进电机反转。
双三拍分配方式时，步进电动机的步距角也是30度1.2.3三相单，双六拍运行方式：三相六拍分配方式就是每个周期内有六个通电状态。
这六中通电状态的顺序可以使A--AB--B--BC--C--CA--A……或者A-- CA--C--BC--B--AB--A……六拍通电方式中，有一个时刻两个绕组同时通电，这时转子齿的位置将位于通电的两相的中间位置。
在三相六拍分配方式下，转子每一步转过的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。
单三拍运行的突出问题是每次只有一相绕组通电，在转换过程中，一相绕组断电，另一相绕组通电，容易发生失步；另外单靠一相绕组通电吸引转子，稳定性不好，容易在平衡位置附近震荡，故用的较少。
双三拍运行的特点是每次都有两相绕组通电，且在转换过程中始终有一相绕组保持通电状态，因此工作稳定，且步距角与单三拍相同。
六拍运行方式转换时始终有一相绕组通电，且步距角较小，故工作稳定性好，但电源较复杂，实际应用较多。
3.1.2 步进电机的启停控制步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感 ,即振动感。
为了使电机转动平滑 ,减小振动 ,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波 ,可以减小步进电机的步进角 ,提高电机运行的平稳性。
在步进电机停转时 ,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑 ,则需采用合适的锁定波形 ,产生锁定磁力矩 ,锁定步进电机的转轴 ,使步进电机的转轴不能自由转动。
3.1.3 步进电机的转向控制如果给定工作方式正序换相通电 ,步进电机正转。
若步进电机的励磁方式为三相六拍 ,即 A-AB-B-BC-C-CA。
如果按反序通电换相 ,即则电机就反转。
其他方式情况类似。
3.2步数显示模块原理步数显示模块和工作状态显示模块，都是通过单片机输出信号控制发光二极管LED的亮灭。
其中步数显示模块中LED构成数码管，要求显示4位十进制数，故用到4位数码管。
要控制多位的显示电路，需要有字段控制和字位控制。
控制方式分为静态显示方式和动态显示方式。
静态显示方式，每一位的显示器都需要配一个8位输出口来输出该字位的七段码，需要片外扩展输出口。
而动态显示方式将各数码管的对应字段的引脚都并联在一起，线路简单，减少接口，不需片外扩展。
这里选用动态显示方式。
4硬件设计4.1系统总原理图图3 系统总原理图根据设计要求用PROTEUS所做的硬件连线图如图3。
4.2各部分硬件原理图设计4.2.1 单片机控制模块单片机选用最经典的80C51，其4个I/O口都要用到， P3接步进电机驱动电路及工作状态显示模块，P0和P2分别接步数显示中对数码管的字段控制及数码管片选，P1接工作状态控制电路,，时钟用内部方式需外接晶体振荡器。