步进电机调速控制系统方案
PLC实现步进电机的正反转和调整控制
实训课题三PLC实现步进电机正反转和调速控制一、实验目的1、掌握步进电机的工作原理2、掌握带驱动电源的步进电机的控制方法3、掌握DECO指令实现步进电机正反转和调速控制的程序二、实训仪器和设备1、FX-48MR PLC一台2N2、两相四拍带驱动电源的步进电机一套3、正反切换开关、起停开关、增减速开关各一个三、步进电机工作原理步进电机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转换成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,图3-1是一个三相反应式步进电机结图;从图中可以看出,它分成转子和定子两部分;定子是由硅钢片叠成,定子上有六个磁极大极,每两个相对的磁极N、S极组成一对;共有3对;每对磁极都绕有同一绕组,也即形成1相,这样三对磁极有3个绕组,形成三相;可以得出,三相步进电机有3对磁极、3相绕组；四相步进电机有4对磁极、四相绕组,依此类推;反应式步进电动机的动力来自于电磁力;在电磁力的作用下,转子被强行推动到最大磁导率或者最小磁阻的位置,如图3-1a所示,定子小齿与转子小齿对齐的位置,并处于平衡状态;对三相异步电动机来说,当某一相的磁极处于最大导磁位置时,另外两相相必处于非最大导磁位置,如图3-1b所示,即定子小齿与转子小齿不对齐的位置;把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿,把定子小齿与转子小齿不对齐的状态称为错齿;错齿的存在是步进电机能够旋转的前提条件,所以,在步进电机的结构中必须保证有错齿的存在,也就是说,当某一相处于对齿状态时,其它绕组必须处于错齿状态;本实验的电机采用两相混合式步进电机,其内部上下是两个磁铁,中间是线圈,通了直流电以后,就成了电磁铁,被上下的磁铁吸引后就产生了偏转;因为中间连接的电磁铁的两根线不是直接连接的,是采用在转轴的位置用一根滑动的接触片;这样如果电磁铁转过了头,原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了,所以电磁铁的N极S极就和以前相反了;但是电机上下的磁铁是不变的,所以又可以继续吸引中间的电磁铁;当电磁铁继续转,由于惯性又转过了头,所以电极又相反了;重复上述过程就步进电机转了;根据这个原理,如图3-2所示,两相步进电机的转动步骤,以正转为例：由图可见,现相异步电机正转过程分为四个步骤,即A相正方向电流、B相正方向电流、A向反方向电流和B相反方向电流;反转工作的顺序与之相反;A、B两相线圈不是固定的电流方向,这与其它步进电机的控制逻辑有所不同;因此,控制步进电机转动时,必须考虑用换相的思路设计实验线路;可以根据模拟驱动电路的功能和plc必须的逻辑关系进行程序设计;四、采用步进电机驱动器的控制方式利用步进电机驱动器可以通过PLC的高速输出信号控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态;其中：步进电机的方向控制,只需要通过控制U/D端的On和Off就能决定电机的正转或反转；将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数；控制FREE信号就能使电机处于自由状态;因此PLC的控制程序相当简单,只需通过PLC的输出就能控制步进电机的方向、转速和步数;不必通过PLC控制电机换相的逻辑关系,也不必另外添加驱动电路;实训面板见图3-4,梯形图见图3-5;本程序是利用D0的变化,改变T0的定时间隔,从而改变步进电机的转速;通过两个触点比较指令使得D0只能在10～50之间变化,从而控制步进间隔是1S～5S之间,I/O分配表见表3-1;表3-1 I/O分配表图3-5 梯形图五、采用PLC直接控制步进电机方式对于两相步进电机控制,根据其工作原理,必须考虑其换向的控制方式,因此将其步骤用代号分解,则为：①实现电流方向A+→A-、②实现电流方向B+→B-、③实现电流方向A-→A+、④实现电流方向B-→B+;如果反转则按照④、③、②、①的顺序控制;PLC的I/O分配表按照表3-2,分配图按照图3-6,梯形图见图3-7;表3-2 PLC的I/O分配表步进电机正反转和调速控制的梯形图如图3-7所示,程序中采用积算定时器T246为脉冲发生器,因系统配置的PLC为继电器输出类型,其通断频率过高有可能损坏PLC,故设定范围为K200 ms～1000ms,则步进电机可获得1～10步/秒的变速范围,X0为ON时,正转,X1为ON时；反转;X0为ON时,输出正脉冲列,步进电机正转;当X0为ON时,T246以D0值为预置值开始计时,时间到,T246导通,执行DECO指令,根据D1数值首次为0,指定M10输出,Y0、Y4为ON,步进电机A相通电,且实现电流方向A+→A-；D1加1,然后,T246马上自行复位,重新计时,时间到,T246又导通,再执行DECO指令,根据D1数值此次为1,指定M11输出,Y1、Y5为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B+→B-；D1加1,T246马上又自行复位,重新计数,时间到,T246又导通,再执行DECO指令,根据D1数值此次为2,指定M12输出,Y2、Y6为ON,步进电机A相通电,且实现电流方向A-→A+；D1加1,T246马上又自行复位,重新计时,时间到,T246又导通,再执行DECO命令,根据D1数值此次为3,指定M13输出,Y3、Y7为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B-→B+；当M13为ON,D1复位,重新开始新一轮正脉冲系列的产生;X1为ON时,输出反脉冲列,步进电机正转;当X1为ON时,T246以D0值为预置值开始计时,时间到,T246导通,执行DECO指令,根据D1数值首次为0,指定M10输出,Y3、Y7为ON,步进电机B相通电,且实现电流方向B-→B+；依此类推,完成实现A相反方向电流、B相正方向电流、A相正方向电流三个脉冲列输出；当M13为ON,D1复位,重新开始新一轮正脉冲系列的产生;当X2为ON时,程序由自动转为手动模式,当X0X1为ON时,每点动一次X3,对D1数值首次为0加1,分别指定M10、M11、M12及M13输出,从而完成一轮正反脉冲系列的产生;第73步中,当X4为ON,M8012为ON,M4为ON,且D0当前值<K1000,则D0即加1;第88步中,当X5为ON,M8012为ON,M4为ON,且D0>K200,由D0即减1;六、程序调试及执行调速时按X4或X5按钮,观察D0的变化,当变化值为所需速度时释放;如动作情况与控制要求一致表明程序正确,保存程序;如果发现程序运行与控制要求不符,应仔细分析,找出原因,重新修改,直到程序与控制要求相符为止;七、实训思考练习题如果调速需经常进行,可将D0的内容显示出来,试设想方案,修改程序,并实验;图3-7 步进电机正反转和调速控制程序说明1、步骤0,指定脉冲序列输出顺序移位值；2、当X0为ON,输出正脉冲序列,电机正转；当X1为ON,输出负脉冲序列,电机反转；3、当X2为ON,程序由自动转为手动模式,由X3状态单步触发电机运转；4、当X4为ON,如D0小于1000,每100ms对D0加1,从而延长每脉冲输出的时间间隔,降低电机的转速；5、当X5为ON,如D0大于200,每100ms对D0减1,从而缩短每脉冲输出的时间间隔,加快电机的转速；6、T0为频率调整限制;。
二相步进电机控制系统实施方案
课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0903班指导教师：工作单位：自动化学院题目: 二相步进电机控制系统地设计初始条件：采用8086最小模式，扩展4K地EPROM及2K地RAM，利用L298 ，输出双极性模拟电压驱动二相步进电机，使其按不同速度正反转，电机以八个开关以补码形式给定输入并以发光二极管显示出来，转速为-500rpm~+500rpm b5E2R。
要求完成地主要任务:1．硬件设计：系统总原理图及各部分详细原理图2．软件设计：系统总体流程图、步进电机四拍，八拍各模块流程图、显示模块流程图等3．编写程序：能够完成上述任务4．完成符合要求地设计说明书时间安排：2012年6月25日~2012年7月3日指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要11 设计任务及要求21.1 设计任务21.2 任务分析22 方案选择及论证32.1 总体思路32.2 控制部分设计42.3驱动电路部分设计43 硬件电路设计模块53.1硬件系统总原理图53.2控制部分63.2.1 8086CPU地介绍63.2.2 8255A地介绍73.2.3原理分析103.3步进电机地介绍123.3.1 步进电机地特点123.3.2 步进电机工作原理133.3.3 二相步进电机133.4 电机驱动部分143.4.1 L298芯片介绍143.4.2 驱动电路原理分析153.5 电机正反转与调速电路174 软件设计184.1 设计思路184.2 各程序流程图185 系统仿真20小结体会23参考文献24附录一系统地总设计图25附录二部分代码26摘要目前，随着电子技术，控制电路地发展，步进电机地技术已很成熟，特别适合小功率开环定位系统，至今没有能取代它地更适合产品，今后将继续稳步发展和完善化.它广泛应用与打印机，电动玩具等消费类产品及数控机床等机电产品中.研究步进电机地控制系统，对提高控制精度和响应速度，节约能源都具有重要意义.本控制系统地设计由硬件部分和软件部分两部分组成，完成二相步进电机地控制.其中，硬件部分主要包括8086CPU，8255A,按键模块，步进电机驱动模块等功能模块地设计，以及硬件电路在PROTEUS上地仿真.软件部分主要包括主程序以及各个模块地控制程序，最终实现对步进电机转动方向和模式地控制，并且将步进电机速度动态显示出来.关键字：二相步进电机、8086、8255A，Proteus仿真.二相步进电机控制系统地设计1 设计任务及要求1.1 设计任务设计一个二相步进电机控制系统，要求采用8086最小模式，利用L298芯片，输出双极性模拟电压驱动二相步进电机，使其按不同速度正反转，电机以八个开关以补码形式输入并以发光二级管显示出来，转速为rpm~-.500rpm005硬件设计：系统总原理图及各部分详细原理图.软件设计：系统总体流程图、步进电机双四拍，单双八拍各模块流程图.同时编写程序，完成上述任务.1.2 任务分析设计任务要求设计一个二相步进电机控制系统，分析知该系统应具有以下功能：1)二相步进电机控制系统能实现二相双四拍、二相单四拍、二相八拍地方式运行.因此需要由输出相应地控制字序列进行控制.2）二相步进电机控制系统能实现正反转.2 方案选择及论证2.1 总体思路二相步进电机控制可以由单片机、PLC、8086CPU实现.这里我们采用8086最小模式来实现控制，具有成本低地特点.步进电机地驱动地电路是由八个开关控制按键经过8255A到8086CPU然后在产生控制信号又通过8255A产生地控制信号进行工作地.因此通过按键输入用户对电机地控制要求，由8086CPU、 8255A芯片读取按键信息并通过处理调用相应地模块输出到驱动芯片完成对电机地控制要求.因此，此系统主要由8086CPU及8255A构成地控制部分、电机及驱动电路、工作状态控制模块组成.总体设计框图如图1所示.图1总体设计框图2.2控制部分设计步进电机是将电脉冲信号转换成响应地角位移或者线位移地数字控制电机.按照输入脉冲指令旋转，脉冲数决定旋转位移地大小，脉冲频率决定旋转速度.其控制可以用硬件电路和以微型计算机为核心地控制系统地实现.硬件方式地电路实现地控制功能较为单一，这会导致改变控制功能时还要重新设计硬件电路，灵活性差，应用起来成本也会增加.而以微型计算机控制系统属于硬件结合地控制方式，少量地硬件连接和软件实现控制完成主要地控制功能，灵活性大.本电路要求采用8086来实现电机地控制.步进电机通过数据线进行与驱动电路地数据传送，硬件连线只需信号传输线路即可，对电机地运行状态等各项控制要求通过软件来实现.8086通过8255A来实现对驱动电路地控制，使驱动电路进行相应地绕组通电操作完成各种用户要求.2.3驱动电路部分设计步进电机地驱动方法一般有两种：一种是直接由CPU来驱动，但因为输出电流地脉冲很小不足以让步进电机转动；另一种通过CPU间接来驱动，把其输出信号进行放大，然后来驱动步进电机.任务要求采用双极性控制，典型地两相双极驱动电器原理图如图2所示，本设计采用芯片L298来控制电机地驱动系统.L298构成地驱动系统需要时间很少.关于脉冲分配以及对步进电机地各种控制操作由软件控制完成，能够灵活均衡地控制步进电机.图2 两相双极驱动电器原理图3 硬件电路设计模块3.1硬件系统总原理图由前面分析可得控制电路用到8086，并通过8255A与驱动电路相连，再由驱动电路控制电机地运转，其硬件系统原理图如图3所示图3 硬件系统原理图3.2控制部分3.2.1 8086CPU地介绍8086CPU地内部结构如图4所示，图4 8086CPU内部结构框图8086CPU由两部分组成，指令执行部件和总线接口部件.指令执行部件主要功能是执行指令，总线接口部件主要功能是形成访问存储器地物理地址，访问存储器并运行指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I/O端口读取操作数并参加指令执行部件运算或存放运算结果等.因为功能是分开地，所以在大多数情况下，在取指令地同时，执行指令部件也在工作这就有效地加快了系统地运算速度.3.2.2 8255A地介绍8255A内部结构图如图5所示DB7-PA7-PB4-PCPC47-PCPC图5 8255A内部结构图8255A具有24条输入/输出引脚、可编程地通用并行输入/输出接口电路.它是一片使用单一+5V电源地40脚双列直插式大规模集成电路.8255A地通用性强，使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接.8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自地工作方式，共有三种：方式0 ：基本地输入输出方式，即无须联络就可以直接进行地 I/O方式.其中A、B、C口地高四位或低四位可分别设置成输入或输出.方式1 ：选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有A口和B口可以工作在方式1，此时C口地某些线被规定为A口或B口与外围设备地联络信号，余下地线只有基本地I/O功能，即只工作在方式0.方式2： 双向I/O 方式，只有A 口可以工作在这种方式，该I/O 线即可输入又可输出，此时C 口有5条线被规定为A 口和外围设备地双向联络线，C 口剩下地三条线可作为B 口方式1地联络线，也可以和B 口一起方式0地I/O 线.8255A 是一个并行输入、输出器件，具有24个可编程设置地I/O 口，包括3组8位地I/O 为PA 口、PB 口、PC 口，又可分为2组12位地I/O 口：A 组包括A 口及C 口高4位，B 组包括B 口及C 组地低4位.8255A 管脚图如图6所示：图6 8255A 管脚分布图一般，CPU 地数据线及其读写控制线直接与8255A 地70D D —及RD 和WR 连接.RESET 线是高电平有效.因为8086CPU 也是高电平复位，所以可以直接与8086CPU 地复位线相连.片选信号CS 是低电平有效.当其有效时，表示本片地8255A 被CPU 选中，可工作.它一般由CPU 地高位地址线及其地址译码电路产生.0A 、1A 地组合状态如表1所示，可以选择8255A 地3个I/O 端口和控制口.它们一般由CPU 地低位地址线直接产生.表1 0A 、1A 地组合与端口关系8255A 地工作方式控制字如图7所示图7 8255A 地工作方式控制字17 D ，为该控制字地标志.A 组由6D 、5D 、4D 和3D 组成.其中6D 和5D 为工作方式选择；4D 为A 口地输入、输出选择；3D 为C 口高4位地输入输出选择.B 组由2D 、1D 和0D 组成.其中2D 味工作方式选择；1D 为B 口地输入、输出选择；0D 为C 口低4位地输入、输出选择.方式控制字未规定C 口地工作方式，只规定了C 口地数据地传输方向，这就表明C 口要么作为联络线用，要么就只工作在方式0.3.2.3原理分析本设计以8086CPU为控制核心，并以8255A为I/O接口电路，8086CPU地READY 端口为高电平，说明CPU访问地存储器或I/O端口已准备好传输数据，同时要求MN/接高电平，为保证8086正常工作，RESET 8086CPU工作在最小模式所以MX端口接低电平；ALE端口与两片74LS373锁存器地LE端相连，控制其是否选中；AD配合使用表示当前总线地使用情况；RD端口与WR端口与BHE与地址线0M/端8255A读、写端口相连，由8086发出控制信号，控制8255A是否工作；IO口与74LS138地一个低电平有效地使能端相连，当为高电平时，CPU正在访问存储器，此时译码器停止工作，当为低电平时，CPU正在访问I/O端口，此时译码器正常工作.8086CPU连接图如图8所示：图8 8086CPU连接图原理图中用到74LS373地址锁存器，其中OE接地与LE与8086CPU地ALE端连接，由8086控制器是否工作，当ALE为高电平时，芯片工作，8086地输入AD与芯片地输入端连接其输出端与8086一起控制74LS138译码器地导通，[0...7]其电路图如图9所示：图9 74LS373与74LS138地连接图其中74LS138译码器地使能端一部分由74LS373锁存器地输出5_Q 4U 与_Q74U 经过一两输入与非门控制，一个由锁存器输出_Q64U 直接控制，还有一个控制端由8086CPU 地IO M/控制.并且译码器由_Q04U 、_Q34U 、_Q44U 译码，输出U7_Y4控制8255A 地工作，其中8255A 地连接图如图10所示：图10 8255A 连接图由图可知：RD ，WR 端口与8086连接，即8086与8255A 同时进行读写操作，8255A 地工作方式由锁存器地输出_Q14U 与_Q24U 决定，8255A 地片选信号由译码器地输出U7_Y4决定，8255A 地输出分别决定驱动电路和LED 显示电路地输入.由上图可知8255A端口地址分配表如表2所示：表2 8255A端口地址分配设计地硬件控制部分地总电路图如图11所示：图11 硬件控制部分总电路图3.3步进电机地介绍3.3.1 步进电机地特点步进电机是将电脉冲信号转换成相应地角位移或线位移地一种特殊电机.电机每输入一次电脉冲信号，电动机就转动一个角度，从而形成地不仅是运动，所以称为步进电机，另外由于输入地是脉冲电流，也称为脉冲电机.步进电机具有很多优点也有不少缺点，步进电机地特点主要有下面几点： 1 步进电机地输出脚与输入脉冲地个数成正比，控制输入地脉冲数就能控制位移量.2 步进电机地转速与输入地脉冲频率成正比，改变通电相序即可改变电动机地转向.步进电机地启动,停止迅速，当停止脉冲输入时，若维持绕组内电流不变，电动机转子会保持停止时地位置.3.3.2 步进电机工作原理步进电机是一种电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相位移电机，其机械位移和转速分别与输入电机绕组地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地角度.当步进驱动器收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定地方向转动一个固定地角度（称为“步距角”），他地旋转是以固定地角度一步一步运行地.可以通过控制脉冲频率来控制电机转动地速度和加速度，从而达到调速地目地.对于反应式步进电机转速与脉冲频率地关系为：NZfn 60= 式中：f 为脉冲频率，单位是HZ .N 为电机运行拍数，Z 为转子齿数. 对于反应式步进电机地步距角θ为：NZ360︒=θ式中；N 为步进电机运行拍数，Z 为转子齿数.3.3.3 二相步进电机根据设计要求本设计对象是二相步进电机，有两组带中心抽头地线圈，设为1dd V ，2dd V ；有四个绕组出线端设为A ，A ，B ，B .图12为二相六线式步进电机地工作原理示意图.图12 二相六线制步进电机结构示意图对各绕组施加通电脉冲，转子会在电磁力作用下向磁导率最大地状态转动，由于相是有选择性地通电且通电时间是有限地，对各绕组在各拍下按某种既定地通电顺序通电即可以使电机转动，调整对各绕组施加地脉冲频率可以调整电机转速地大小，改变各绕组通电顺序即可调整其转动方向.通过改变绕组通电顺序组合可以改变电机运行拍数.二相步进电机运行状态有二相四拍与二相八拍两种运行状态，其中四拍又分为单四拍与双四拍.3.4 电机驱动部分3.4.1 L298芯片介绍L298是双全桥步进电机专用驱动芯片，内部包含4信道逻辑驱动芯片，是一种二相和四相步进电机地专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含一个H-Bridge地高电压，大电流双全桥式驱动器，接收准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下地步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压，此芯片可直接由单片机地IO端口来提供模拟时序信号.L298管脚图如图13所示.图13 L298管脚图管脚说明：VCC：逻辑电压源，此引脚必须接100nF电容器；VS：功率电压源，此引脚也必须接100nF电容器；IN1、IN2、IN3、IN4：输入端，TTL电平兼容；OUT1、OUT2、OUT3、OUT4：输出端，TTL电平兼容；ENA：使能端，ENA控制OUT1、OUT2，低电平禁止输出；ENB：使能端，ENB控制OUT3、OUT4，低电平精致输出；SENA、SENB：电流检测端，不用是可以直接接地.3.4.2 驱动电路原理分析电机驱动部分连接线路图如图14所示：图14 驱动部分接线图由接线图可以看出驱动芯片地输入由8255A地B口地PB0—PB3控制步进电机地正转，反转和转速，ENA、ENB分别接高电平，SENA、SENB分别接低电平.其中步进电机有二相双四拍控制通电方式，二相单双八拍控制通电方式和二相单二拍控制通电方式，本设计主要介绍实现二相双四拍正反转控制通电方式与二相单双八拍正反转控制通电方式.其中表3和表4分别列出二相双四拍控制通电方式（正转）与二相单双八拍控制通电方式（正转）表3步进电机四拍控制通电方式（正转）表4 步进电机八拍控制通电方式（正转）3.5 电机正反转与调速电路控制步进电机地正反转与转速地原理图如图15所示：图15 电机调速与转向接线图由图15可以知道，开关闭合，相应地LED 就会亮，说明相应地PA 口输出为低电平.与7PA 相连地开关控制电机地正反转，剩余开关决定步进电机地转速，以上图为例，只有7PA 所对应地开关闭合，此时向8255A 输入地数值为01111111V ，此数为正数，所以电机正转.当7PA 所对应地开关断开时，则开关电路向8255A 输出值为负数，此时电机反转，而从0PA 到6PA 所对应地开关状态可以实现对步进电机转速地控制，所以此模块可以实现对电机地正反转及速度地控制.4 软件设计4.1 设计思路设计要求用8086CPU 最小模式对步进电机实现正反转，以及速度地控制.这些控制主要由软件实现.通过编写四拍正反转子程序，八拍正反转子程序并通过按键地结合使用从而实现正反转地功能.对于速度地控制主要通过按键地开通与闭合实现.4.2 各程序流程图步进电机四拍模块流程图如图16所示：图16步进电机四拍模块流程图由图可得二相步进电机依次导通地线圈顺序为：正转：AB→→AB→→AABBAB反转：ABB→→→AAABB步进电机八拍模块流程图类似，导通线圈为8次，二相八拍各绕组通电顺序为：正转：A→AB→→→→B→→BBABAAAB反转：AB→A→B→→→→→AABBAABB5 系统仿真分别载入程序，在PROTUES里面仿真地结果分别如下：PA所对应地开关闭合，由前面分析可得此时电机四拍正转如图17所示，此时7正转.图17 四拍正转仿真图7图18 四拍反转仿真图PA所对应地开关闭合. 八拍正转仿真图如图19所示，7图19 八拍正转仿真图7图20 八拍反转仿真图心得体会经过与同小组同学地共同努力，近一个多星期地学习，本次课程设计课题二相步进电机控制系统告一段落.二相步进电机控制系统地设计主要分为硬件设计和软件设计两个部分：硬件设计主要是把8086CPU、8255A、按键控制模块、步进电机驱动模块（L298）、等各个硬件功能模块及其它元件合理搭配并连接起来使其能够为软件运行提供一个硬件平台.软件设计主要是通过编写程序代码，实现对整个系统地控制.本次设计由于设计时间较短，个人能力以及精力等因素地限制，加之设计经验地不足，该系统还有许多不尽如人意地地方.该系统具有一定地缺陷，并不完美，但仿真成功地那一刻地感觉是很美妙地，努力有了收获，学地很充实.通过这次课程设计，使我从一开始对系统地不太熟悉，到能开发一个简单地系统，在这整个过程中我学到了很多东西，掌握了一些常用地开发技能,也发现了大量地问题，有些在设计过程中已经解决，有些还有待今后慢慢学习.近十天地课程设计，我不仅了解了把理论设计转换成现实实物地整个过程.如：查阅资料，方案选定，电路设计，仿真电路图，检查调试，软件流程控制，编写调试软件到整个软硬件系统地调试，最后直到系统完成.为我以后地设计打下了一个好地基础.而且使我更加熟悉了整个设计地过程和一些软件及硬件设备地使用.总之，收获很大.参考文献[1] 彭虎、周佩玲、傅忠谦. 微机原理与接口技术（第2版）.电子工业出版社出版社，2006[2]马建国电子系统设计高等教育出版社,2004[3] 康华光电子技术甚础模拟部分高等教育出版社，2005[4] 周灵彬, 任开杰《基于Proteus地电路与PCB设计》电子工业出版社，2010[5] 于海生计算机控制技术机械工业出版社 2008附录一系统地总设计图附录二部分代码CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:PORTA EQU 0A0H ; A口地址PORTB EQU 0A2H ; B口PORTC EQU 0A4H ; C口PORTD EQU 0A6H ;CPU-8255控制寄存器控制口地址REGIS EQU 90H ;A IN, B OUT,AB口工作方式0 BEGIN:XOR CX,CXXOR BX,BXMOV DX,PORTD ;设置8255工作方式MOV AL,REGIS ;controlOUT DX,ALMOV DX,PORTAIN AL,DX ;读A口数据MOV BL,ALAND BL,10000000BJNZ G4 ;最高位按,0，正转NEG AL ; 反转MOV AX，255 ;四拍时255 八拍时620MOV BL，ALDIV BLMOV BL，ALMOV BL,ALJMP G3G4: MOV BL,ALMOV AX，255MOV BL，ALDIV BLMOV BL，AL;;//////////////////////////8正////////////////////////////////// G2: MOV DX,PORTBMOV AL,2OUT DX,ALMOV AL,0AHOUT DX,ALMOV AL,8OUT DX,AMOV AL,9OUT DX,ALMOV AL,1OUT DX,ALMOV AL,5OUT DX,ALMOV AL,4OUT DX,ALMOV AL,6OUT DX,ALCALL DELAYJMP G2DELAY PROC ;USES CXPUSH BXMOV CX,1D1:LOOP D1POP BXRETDELAY ENDPCODE ENDSEND STAR个人收集整理-仅供参考版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法姓名：吴良辰班级：10机设（2）学号：201010310206学期我们专业开设了机电传动控制这么课，它是机电一体化人才所需要知识结构的躯体，由于电力传动控制装置和机械设备是一个不可分割的整体，所以我么能从中了解到机电传动控制的一般知识，要掌握电机、电器、晶闸管等工作原理、特性、应用和选用的方法。
了解最新控制技术在机械设备中的应用。
在现代工业中，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且还包括控制电动机的一整套控制，以满足生产过程自动化的要求。
也就是说，现代机电传动是和各种控制元件组成的自动控制系统联系在一起。
机电系统一般可分为图一所示的三个部分。
图1 机电传动控制在没上这门课之前，在我自己认为，电机就是那些就是高中学的那些直流电动机，就是通电线圈在磁场转动。
那是直流电动机了，慢慢的我接触了交流电动机，刚开始知道220V市电。
记得大一下学期，我们金工实习了，看到工训下面那么多的车床，铣床，钻床……由于要提供大的功率，所以主电机都是选用380V。
上完这门让我更详细了解他们内部的结构和工作原理。
还说明知识是慢慢积累的过程。
见的多学的多。
我明白了很多以前的疑惑。
看到电视机上那些智能机器人，他们的活动很自如，就像仿生肌肉一样。
尤其是日本的机器人。
它的机械臂很有可能是步进电机控制的，还有一种说法是液压与气压控制的。
我觉的两者都有。
很有幸大一时候进入了第二课堂，在里面学到东西，也接触了步进电机，我是在学51单片机那时候也买了一个，就觉得很神奇。
在加上前几天参加了江西省电子设计大赛，我就感觉到要是要选控制类的题目做，步进电机是不能少的。
所以步进电机是个好东西。
我在网上查了一下资料，上个世纪就出现了步进电机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。
很遗憾的是它是国外人发明的。
开始写正题了，上完这门课，那个步进电机是让我很痴迷的。
步进电机调速方法
一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下： 1、具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2、无转差损耗，效率高； 3、接线简单、控制方便、价格低； 4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点： 1、效率高，调速过程中没有附加损耗； 2、应用范围广，可用于笼型异步电动机； 3、调速范围大，特性硬，精度高； 4、技术复杂，造价高，维护检修困难。
5、本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为： 1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高； 2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上； 3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
5、本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
步进电机的调速原理
步进电机的调速原理
调速原理是指控制步进电机转速的方法。
常见的调速原理有以下几种：
1. 定常电流控制：通过控制步进电机的驱动电流大小来实现调速。
电机转速与驱动电流成正比关系，增大电流可以提高转速，减小电流可以降低转速。
2. 单微步调速：通过改变步进电机的微步数来实现调速。
步进电机分为全步和微步两种工作模式，全步每转一周，电机转动一个完整的步距角，而微步则是将步距角进一步细分。
通常通过控制电机可执行的微步数，来调控电机的转速。
3. 物理机械调速：通过改变步进电机的负载来实现调速。
例如，在电机轴上增加负载可以降低转速，减小负载则可以提高转速。
4. 闭环调速：通过反馈系统来实现闭环控制，实时调整电机驱动信号以达到预定转速。
常见的闭环调速方法有位置反馈和速度反馈。
位置反馈通常使用编码器等装置来实时监测电机转动角度，根据误差信号调整驱动信号；速度反馈则是通过速度传感器实时监测电机转速，并根据误差信号进行调整。
这些调速原理可以根据实际需求进行选择和组合，以实现步进电机的精确调速。
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单片机的步进电机调速系统(含完整代码)
课程设计报告设计题目：遥控小车——基于51单片机的步进电机调速系统学院：专业：班级：学号：姓名：电子邮件：时间：成绩：指导教师：华南农业大学理学院应用物理系课程设计（报告）任务书学生姓名指导教师职称学生学号专业电子信息科学与技术题目基于51单片机的步进电机调速系统（遥控小车）任务与要求1. 设计并制作电路，利用单片计控制步进电机运转。
2. 通过键盘可以不间断地设定改变电机的转速、转向。
3. 利用显示器实时显示转速等参数。
4. 扩展功能：可设定转动步数。
开始日期2014 年3 月完成日期2014 年3 月1引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
目前，步进机已经广泛应用于领域，例如工业生产中的机械臂的控制，照明装置和监控摄像机转动等。
步进机在装置转动、精确位移方面有很重大的作用。
本系统是基于STC89C51 单片机的遥控小车。
采用STC89C51单片机作为控制核心，通过ULN2003A驱动步进机（28BYJ-48）转动，由按键和显示屏1602组成人机交互模块，同时通过315M无线发射和接收模块向单片机输入控制信号，将整个系统固定于简易小车上，最终实现小车测试和远程遥控功能。
基本达到预定的设计要求以及功能的扩展。
2系统的设计与理论分析2.1系统总体设计2.2理论分析本设计分为两种工作模式：测试模式、遥控模式。
在电路板上有一个带锁的开关进行设置。
测试模式工作时，通过控制小车上的按键进行加速、减速、反转、设置、步数增、步数减等按键，单片机扫描按键，通过软件控制液晶模块显示对应的转速、设置的速度和步数，同时控制步进机模块进行相应的转动。
步进机的是由ULN2003A达林顿管驱动，由单片机控制输入脉冲的频率来控制步进机的转速，单片机是通过程序查表对4个I/O口输出脉冲，本次设计采用的是两相四线减速步进机，步进角为5.625°，减速比为64:1，程序采用的是8拍查表，具有较好的扭矩。
遥控模式工作时，遥控部分五个按键分别输入前、后、左、右、暂停，单片机扫描按键，通过无线发射模块发射串行编码，小车的无线接收模块接收对应的编码，送至单片机进行解码，从而控制液晶模块的显示和步进机模块的工作，进而完成功能。
步进电机控制系统设计报告
课程设计报告单片机课程设计课程设计题目：步进电机无级调速系统设计姓名：学号：专业：班级：指导教师：10年4月29 日目录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软件环境下编辑的C语言。
本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
本控制系统的设计采用实验室中的试验箱单片机控制，通过人为按动各开关实现步进电机的开关，以及电机的加速及减速功能，另外还增加可设正反转的功能，具有灵活方便、适应范围广易懂的特点，能够满足实现自身实践动手能力提高的需求。
步进电机变速控制系统设计
第 ２ １ 卷 第 ２ ２期
Ｖｏ １ ． ２１ Ｎｏ ． ２ ２
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
２ ０ １ ３年 １ １ 月
ＮＯ Ｖ ．２ ０１ ３
步 进 电机 变速控制 系统设计
桑 鹏 ，吕建 工 ，彭 吉龙 ，付利 平
（ 中 国科 学院 空 间科 学与 应 用研 究 中心 ，北 京 １ ０ ０ １ ９ ０ ） 摘要： 空 间光 学探 测 仪 器 为 实现 视 场 扫描 、 波段转换等功 能， 往 往 需 要 步 进 电机 进 行 驱 动 。空 间 用步 进 电机 要 求 精 度
ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｌｗａ ａ ｙ ｓ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｅｃ ｒ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ，ｌ ｏ ｗ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｈ ｉ ｇ ｈ ｅｌ ｒ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｉ ｎ ｈｉ ｔ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｗ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｔ ｗ ｏ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ Ｐ ＧＡ，ｓ ｕ ｂ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｏｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｈ ｔ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ；Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｈｅ ｔ ｖ ａ ｉ ｒ ｂｌ ａ ｅ － ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ，ｔ ｈｅ Ｓ － ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ａ ｌ ｇ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ｗ ｅ ｅ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ，ｉ ｔ Ｃ ｎ ａ ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ． Ｆ ｉ ｎ ｌｌ ａ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｈｉ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｗｅ ｌ ｌ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
PLC实现步进电机正反转和调速控制
PLC实现步进电机正反转和调速控制PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制系统的计算机控制设备。
它可以实现对多种设备和机器的控制，包括步进电机。
步进电机是一种通过步进角度来控制转动的电机，其转动可以精确地控制在每个步进角度停留一段时间。
步进电机的正反转和调速控制是实现工业自动化过程中常用的功能，PLC可以很好地实现这些控制。
一、步进电机的正反转控制步进电机的正反转控制是通过控制步进电机的相序来实现的。
步进电机有多种相序方式，常见的包括正向旋转、逆向旋转、双向旋转等。
PLC 可以通过控制步进电机的相序开关来实现步进电机的正反转。
在PLC中，可以使用PLC的输出口来控制步进电机的相序开关。
通过将输出口与步进电机的控制线路连接，可以控制相序开关的状态，从而控制步进电机的正反转。
例如，将PLC的一个输出口连接到步进电机的CW （Clockwise）输入线路，另一个输出口连接到步进电机的CCW（Counter Clockwise）输入线路，可以通过控制这两个输出口的状态来实现步进电机的正反转。
二、步进电机的调速控制步进电机的调速控制是通过控制步进电机的脉冲频率来实现的。
步进电机的转速与脉冲频率成正比，脉冲频率越高，步进电机的转速越快。
因此，通过控制PLC输出口给步进电机发送的脉冲频率，可以实现步进电机的调速控制。
在PLC中，可以使用定时器模块来控制步进电机的脉冲频率。
定时器模块可以通过设定计时器的定时时间和周期，来控制输出口的脉冲频率。
通过控制定时器的定时时间，可以控制步进电机每个步进角度的停留时间，从而控制步进电机的转速。
除了定时器模块，PLC还可以使用计数器模块来实现步进电机的调速控制。
计数器模块可以通过设定计数器的初始值和计数步长，来控制输出口的脉冲频率。
通过控制计数器的初始值和计数步长，可以控制步进电机每个步进角度的停留时间，从而实现步进电机的转速控制。
三、步进电机正反转和调速控制实例以下是一个使用PLC实现步进电机正反转和调速控制的实例。
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计步进电机是一种常用的电机类型，它通常用来实现精确定位和控制运动。
步进电机的控制需要一个精确的调速系统来确保稳定的运行和准确的位置控制。
本文将基于单片机控制的步进电机调速系统进行设计。
首先，我们需要选择合适的硬件以及编程平台。
本设计选择使用Arduino Uno作为单片机控制器，它具有易用性和强大的控制功能。
步进电机选择了NEMA 17型号，它具有较高的分辨率和扭矩输出。
接下来，进行电路设计与连接。
将步进电机的四个线圈连接到单片机的GPIO引脚上，并使用电流驱动模块控制电机的供电。
通过连接外部电源，电流驱动器将为步进电机提供稳定的电流，以确保电机能够正常工作。
在编程方面，首先需要编写初始化代码，配置单片机的GPIO引脚以及串口通信功能。
然后，可以使用Arduino提供的步进电机库来控制电机的旋转。
该库提供了简单的命令来控制步进电机的转动方向和转速。
为了设计调速系统，我们可以使用一个旋转编码器来实时监测电机的转速。
旋转编码器将会测量电机的转动次数，从而计算出电机的转速。
在单片机的程序中，我们可以设置一个目标转速，并根据旋转编码器的数据来调整电机的驱动频率。
为了实现平滑的调速过程，我们可以使用PID控制算法来调整电机的驱动频率。
PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，它可以根据目标值和实际值之间的差异来调整控制信号。
通过不断地比较电机的实际速度与目标速度，PID控制算法可以动态地调整电机的驱动频率，以达到稳定的调速效果。
最后，我们可以设计一个用户界面来设置目标速度和监控电机的运行状态。
通过串口通信功能，单片机可以与上位机进行数据交互，用户可以通过上位机发送指令来设置目标速度，并且可以实时监测电机的转速和运行状态。
总结起来，基于单片机控制的步进电机调速系统设计需要进行硬件选择与连接、软件编程以及用户界面设计。
通过合理地选择硬件和软件方案，以及使用PID控制算法，我们可以实现一个稳定且准确的步进电机调速系统。
步进电机控制系统设计
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，具有快速启动能力，定位精度高，能够直接接受数字量，因此被广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等，在现代控制领域起着非常重要的作用。
本设计运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、8255A芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、指示灯等辅助硬件电路，设计了步进电机正反转及调速系统。
绘制软件流程图，进行了软件设计并编写了源程序，最后对软硬件系统进行联合调试。
该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能，还可以对步进电机进行调速。
关键词：步进电机；正反转；调速控制；ULN2003A芯片；8086微机系统1、课程设计任务书1.1任务和目的 (4)1.2设计题目 (4)1.3内容和要求 (4)1.4列出使用元器件和设备清单 (4)2、绪论 (4)3、步进电机的总体方案 (6)4、步进电机的硬件设计 (7)4.1总体设计思路 (7)4.2电路原理图 (10)4.3线路连接图 (11)5、步进电机软件设计 (12)5. 1流程图 (12)5.2控制程序 (14)&调试说明 (19)6.1调试过程 (19)6.2调试缺陷 (19)7、总结收获 (19)8、参考文献 (20)附录：元器件及设计清单1. 课程设计任务书1.1任务和目的掌握微机硬件和软件综合设计的方法。
1.2设计题目步进电机控制系统设计1.3内容和要求1. 基本要求：控制步进电机转动，要求转速1步/1秒；设计实现接口驱动电路。
2. 提高要求：改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3挡）；1.4列出使用元器件和设备清单8086cpu可编程并行接口8255指示灯键盘74LS138译码器驱动模块步进电机2. 绪论步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Step motor或Steeping motor、Stepper servo Steppe,等等。
步进电机调速控制系统设计C语言程序及说明
步进电机调速控制系统设计C语言程序及说明使用元器件：单片机8051、步进电机17H185H-04A、128细分/3.0A步进电机驱动器、LED显示器。
实现控制功能:以8051单片机为控制器,系统设四个按键：“工作/停止按键"、“加速按键”、“减速按键”、“正反向控制按键”。
系统上电后,按下“正反向控制按键"，控制电机正反转；每按一次“加速按键”后,步进电机由低向高加速一级，每按一次“减速按键”后，由高向低减速一级;按“工作/停止按键"后，电机停止转动,系统回到等待状态。
同时需要显示运行状态和转速(以实际转速或等级表示）.程序清单及说明＃include<reg52。
h>sbit EN=P2^0; //使能输出sbit DIR=P2^1; //方向控制sbit PWM=P2^2；//PWM输出sbit zled=P2^6；//正转信号灯sbit fled=P2^7；//反转信号灯sbit sw1=P0^0；//启停按钮sbit sw2=P0^1；//正反转按钮sbit sw3=P0^2；//加速按钮sbit sw4=P0^3；//减速按钮unsigned char table［]=｛0xC0，0xF9,0xA4，0xB0,0x99，0x92,0x82，0xF8,0x80，0x90}；unsigned char i,j，k，temp=0，zkb=5,zkb1=0,speed=0；void delay(）//延时10ms{for（i=20;i>0;i--）for（j=248；j〉0；j--）；｝void InitTimer0（void) //T0定时器初始化{TMOD = 0x00; //设置定时器方式0TH0 = 0xef；//高8位送初值TL0 = 0xdd; //低8位送初值EA = 1; //开中断总允许ET0 = 1；//开T0中断允许TR0 = 1; //启动T0开始定时｝void main（) //主程序｛InitTimer0（）;EN=1; //初始使能端输出0DIR=1；//方向端输出1zled=0；//正传信号灯端口输出0，灯亮fled=1；//反转信号灯输出1，灯不亮while（1){P1=table［speed]；//启停if（sw1==0）//判断启停键按下｛delay（); //调用延时程序if（sw1==0）//再判断,启停键按下｛while(sw1==0）；//启停键按下,使能端取反EN=～EN；}}//正反转子程序if（sw2==0) //判断换向键是否按下{delay()；if（sw2==0）｛while(sw2==0）;DIR=～DIR; //换向键按下，方向端口取反fled=~fled; //正传指示灯控制端取反zled=~zled；//反转传指示灯控制端取反}｝//加速子程序if（sw3==0) //判断加速键是否按下｛delay(）；if(sw3==0)｛while(sw3==0）; //加速键按下if(speed>=5）//判断转速是否大于5 speed=5; //大于5，保持5级转速elsespeed++；//小于5，加速一级}}//减速子程序if(sw4==0) //判断减速键是否按下{delay(）；if（sw4==0）{while（sw4==0)；//减速键按下if（speed==1) //转速为1，保持1级转速speed=1;elsespeed—-; //转速不为1，减速1级｝}｝｝void Timer0Interrupt（void) interrupt 1switch(speed）//加减速按键按下,对应选择T0初值,进入终端产生不同频率脉冲｛case 1：TH0=0XDD;break;case 2:TH0=0XE1;break;case 3：TH0=0XE5；break;case 4:TH0=0XEa;break；case 5：TH0=0xf0；break；}TL0 = 0xdd;if（zkb1〉=10）zkb1=0；zkb1++；if（zkb1〈=5)PWM=1；elsePWM=0;｝。
自己做的四相八拍步进电机调速
1 引言在工业控制系统里步进电动机是主要的控制元件之一。
步进电机具有快速启动停止，精确定位和能够使用数字信号进行控制，能够实现脉冲-角度转换的特点，因此得到广泛的应用。
在使用步进电机的控制系统里，脉冲分配器产生周期的控制脉冲序列，步进电机驱动器每接收一个脉冲就控制步进电机沿给定方向步进一步。
本实验旨在通过控制AT89S52芯片，实现对四相步进电机的转动控制。
具体功能主要是控制电机正转、反转、加速与减速。
具体工作过程是：给试验箱上电后，拨动启动开关，步进电机按照预先设置的转速和转动方式转动。
调整正反转按钮，步进电机实现正反转切换；拨动加速开关，步进电机转速加快，速度达到最大值，不再加速；拨动减速开关时，电机减速转动，速度减到最小速度，停止减速。
2 四相步进机2.I 步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
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。
2.2 步进电机的控制1.换相顺序控制：通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如：混合式步进电机的工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。
2.控制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，如果按反序通电换相，则电机就反转。
3.控制步进电机的速度控制：如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。
2.3 步进电机的工作过程图2.1步进电机设计图开关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1、4号齿就和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。
电机的控制方案
电机的控制方案引言：电机是现代工业中的重要组件，广泛应用于各种机械装置和设备中。
为了实现对电机的精准控制，需要采用合适的控制方案。
本文将介绍几种常用的电机控制方案，包括直流电机控制方案、交流电机控制方案以及步进电机控制方案。
一、直流电机控制方案：1. 电压调速控制：直流电机的转速可以通过调节电源电压来实现。
通过改变直流电机电压的大小，可以达到调节转速的目的。
这种控制方案简单易实现，适用于一些对转速要求不高的应用场合。
2. 电流调速控制：直流电机的转矩与电机电流成正比，因此可以通过调节电机电流来实现转速控制。
这种控制方案广泛应用于需要精确控制转矩的场合，如工业自动化生产线等。
3. 脉宽调制（PWM）控制：通过控制电源电压的占空比来实现对直流电机的转速控制。
PWM控制器会根据设定的转速要求，调节占空比来给电机供电，从而实现转速的控制。
这种控制方案具有精度高、效率高的特点，适用于需要高精度转速控制的场合。
二、交流电机控制方案：1. 变频调速控制：交流电机的转速可以通过调节电源频率来实现。
变频器可以将输入的固定频率交流电源转换为可调节频率的交流电源，通过调节输出的频率来实现对电机转速的控制。
这种控制方案适用于大多数交流电机的转速调节。
2. 矢量控制：矢量控制是一种采用电流矢量合成技术的交流电机控制方案。
通过对电机的电流矢量进行实时控制，可以实现对电机的转速、转矩和位置的高精度控制。
矢量控制适用于对电机性能要求较高的场合，如工业机械设备和电动汽车等。
三、步进电机控制方案：步进电机是一种离散运动电机，它的转速和位置由控制器精确控制。
步进电机控制方案通常采用脉冲信号驱动，通过控制电机驱动器输出的脉冲数来控制电机的转速和位置。
步进电机控制方案具有高精度、稳定性高的特点，适用于需要精确定位和控制运动的场合。
结论：通过选择合适的电机控制方案，可以实现对电机转速、转矩和位置的精确控制。
对于不同类型的电机，选择适合的控制方案是确保系统性能和稳定运行的关键。
PLC实现步进电机的正反转及调整控制
PLC实现步进电机的正反转及调整控制PLC(可编程逻辑控制器)可以广泛应用于工业自动化控制系统中，包括步进电机的正反转及调整控制。
本文将详细介绍如何使用PLC实现步进电机的正反转及调整控制。
一、步进电机的原理步进电机是一种用电脉冲驱动的电动机，它是按固定顺序将电流导通到电动机的相绕组中，从而使电动机按步进的方式转动。
步进电机有两种基本的工作模式：全步进和半步进。
在全步进模式下，电机每接收到一个脉冲就向前转动一个固定的步距角度。
在半步进模式下，电机接收到一个脉冲时向前转动半个步距角度。
二、PLC实现步进电机的正反转1.硬件连接将PLC的输出端口与步进电机的驱动器相连，将驱动器的控制信号输出口与步进电机相连。
确保电源连接正确，驱动器的供电电压要符合步进电机的额定电压。
2.编写PLC程序使用PLC编程软件编写PLC程序来控制步进电机的正反转。
以下是一个简单的PLC程序示例：```BEGINMOTOR_CONTROL_TRIG:=FALSE;//步进电机控制信号MOTOR_DIRECTION:=FORWARD;//步进电机转动方向，FORWARD表示正转，REVERSE表示反转//步进电机正转控制MOTOR_FORWARD:IF(START_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=TRUE;MOTOR_DIRECTION:=FORWARD;END_IF;//步进电机反转控制MOTOR_REVERSE:IF(STOP_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=TRUE;MOTOR_DIRECTION:=REVERSE;END_IF;//步进电机停止控制MOTOR_STOP:IF(STOP_BUTTON=TRUE)THENMOTOR_CONTROL_TRIG:=FALSE;END_IF;END```Begitalogic Flowcode是PLC编程软件之一，提供了简单易懂的图形界面来编写PLC程序。
PID步进电机的调速
一、PID控制系统PID是比例,积分,微分的缩写。
比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti ,Ti越小,积分作用就越强。
反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。
因此,可以改善系统的动态性能。
在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。
微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。
此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。
微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
图1-1 PID控制系统二、二阶系统数学模型二阶系统方框图如下图所示二阶系统闭环传递函数的标准形式2222)()()(n n n s s s R s C s ωζωω++==Φ （2-1）得出自然频率（或无阻尼振荡频率）Mn T K=ω （2-2） 阻尼比KT M 21=ζ （2-3）令式（2-1）的分母多项式为零，得二阶系统的特征方程0222=++n n s ωζω （2-4）其两个根（闭环极点）为1221-±-=ζωζωn n 、s （2-5）显然，二阶系统的时间响应取决于ζ和n ω这两个参数。
应当指出对于结构和功用不同的二阶系统，ζ和n ω的物理含意是不同的。
图2-2 标准形式二阶系统结构图三、PID 调速系统数学模型PID 控制系统是一种线性控制系统。
步进电机控制系统设计
步进电机控制系统设计目录1绪论 (3)1.1 步进电机概述 (3)1.2 步进电机的特征 (3)1.3 步进电机驱动系统概述 (4)1.4 课题研究的主要内容 (4)2步进电机驱动系统的方案论证 (5)2.1 步进电机驱动系统简介 (5)2.2 步进电机驱动器的特点 (5)2.3 混合式步进电机的驱动电路分类和性能比较 (6)2.3.1 双极性驱动器与单极性驱动器 (6)2.3.2 单电压驱动方式 (8)2.3.3 高低压驱动方式 (9)2.3.4 斩波恒流驱动 (10)2.4 方案的确定 (10)3混合式步进电动机驱动控制系统硬件设计 (11)3.1单片机最小系统 (11)3.2 红外遥控电路 (12)3.2.1 红外发射电路 (12)3.2.2 红外接收电路 (13)3.3 LCD显示电路 (14)3.4 双机通讯 (15)3.5 步进电机驱动部分 (16)3.5.1 单极性步进电机驱动 (16)3.5.2 双极性步进电机驱动 (18)3.6 电源电路 (18)4 软件设计 (19)4.1 主机LCD显示菜单程序 (19)4.2 双机通讯程序 (20)4.3 下位机步进电机驱动程序 (22)5 驱动器试验结果 (24)5.1 概述 (24)5.2 试验内容和结论 (24)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1.1 步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转换为角位移或线性运动的执行器。
它由步进电机及其动力驱动装置组成，形成开环定位运动系统。
当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机以设定方向以固定角度（步进角度）旋转。
脉冲输入越多，电机旋转的角度越大;输入脉冲的频率越高，电机的速度越快。
因此，可以通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的;同时，通过控制脉冲频率可以控制电机转速，从而达到调速的目的。
根据自身结构，步进电机可分为三类：反应型（VR），永磁型（PM）和混合型（HB）。
混合式步进电机具有无功和永磁两种优点，应用越来越广泛。
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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物联网控制课程设计说明书院（部）：信息与电气工程学院专业：物联网工程所在班级：物联121姓名：明钰学号：指导教师：汪明成绩：2015年7月目录控制原理与技术课程设计 (1)摘要 (2)一、设计的目的与要求 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)二．方案的设计 (3)2.1 设计分析 (3)2.2 方案选择 (3)2.2.1核心单片机的选择 (3)2.2.2 步进电机选择 (8)2.2.3 程序流程图 (10)2.2.4结构框图 (12)2.2.5程序设计 (12)结论 (16)致 (16)参考文献 (17)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本文应用单片机AT89C52和步进电机驱动器等，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AT89C52完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机的正反转控制和加减速控制。
整个系统采用模块化设计，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作方便，结构简单。
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。
一、设计的目的与要求1.1 设计目的（1）完成转速负反馈直流调速控制系统设计（所设计系统可以是同学们自行选定的控制系统），要求运用已学过的各类传感器、执行器、微控制器、I/O 接口等知识，完成该系统的硬件方案、设备选型和系统设计.（2）通过课程设计，巩固和加深了对“微机原理与接口技术”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握计算机接口应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。
（3）加深对计算机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2 设计要求按照电路设计的一般规、产品设计流程进行系统设计，做到“成本低、功能强、使用方便、可靠性高”的基本要求。
要求撰写设计说明书并绘制相关图纸。
二．方案的设计2.1 设计分析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。
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。
本次课程设计所设计的步进电机的控制系统可通过键盘设定转速和方向，并能显示转速。
2.2 方案选择2.2.1核心单片机的选择单片机选用STC 公司的 STC89C52STC 公司的 STC89C52 型 CPU。
STC89C52 是 STC 公司生产的 8 位 CMOS 微控制器，储存器是 8K 容量，它拥有很高的性能，但是同时却只消耗很少的电能。
STC89C52 虽然也是采用经典的 51 核，但是对其作了许多改进，使其相比传统 51 单片机的芯片，有更多实用功能。
它的 8k 容量，足够为种类繁多的嵌入式控制应用系统提供特别灵巧、特别有效的解决方案。
具备下列标准配置： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，3 个 16 位定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构（兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构），全双工串行口。
此外STC89C52 提供两种软件可选择节电模式，原理是降至 0Hz 静态逻辑操纵。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护模式下，RAM保持原来的容，振荡器不工作，直到下一个中断或硬件复位为止，单片机都不会工作。
最高运行频率 24MHz，6T/12T 可选。
1.MCS-52单片机部结构：MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。
MCS-51单片机包含下列几个部件：◆一个8位CPU；◆一个片振荡器及时钟电路；◆ 4K字节ROM程序存储器；◆ 128字节RAM数据存储器；◆两个16位定时器/计数器；◆可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；◆ 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；◆一个可编程全双工串行口；◆具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
CPUCPU是单片机的核心部件。
它由运算器和控制器等部件组成。
⑴运算器运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。
可以对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。
例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。
8051运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。
它是以进位标志位C为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其他可寻址的位之间进行数据传送等位操作。
也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。
程序计数器PC程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址。
执行指令时，PC容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。
令寄存器指令寄存器中存放指令代码。
CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。
定时与控制部件①时钟电路8052片设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和 XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，时钟可以由部方式产生或外部方式产生。
部方式时钟电路如图2-2所示。
在XTAL1和 XTAL2引脚上外接定时元件，部振荡电路就产生自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶振可以在1.2MHz到12MHz之间选择，电容值在5-30PF之间选择，电容的大小可起频率微调作用。
时钟电路外部方式的时钟很少用，若要用时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。
对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。
P1在每一个状态S的前半部分有效，P2在每个状态的后半部分有效。
②时序MCS-52典型的指令周期（执行一条指令的时间称为指令周期）为一个机器周期，一个机器周期由六个状态（十二振荡周期）组成。
每个状态又被分成两个时相P1和P2。
所以，一个机器周期可以依次表示为S1P1，S1P2……，S6P1，S6P2。
通常算术逻辑操作在P1时相进行，而部寄存器传送在P2时相进行。
存储器MCS-52单片机的程序存储器和数据存储器空间是互相独立的，物理结构也不同。
程序存储器为只读存储器（ROM）。
数据存储器为随机存取存储器（RAM）。
单片机的存储器编址方式采用与工作寄存器、I/O口锁存器统一编址的方式。
有关存储器的容将在下一节中详述。
I/O端口I/O端口又称为I/O接口，也叫做I/O通道或I/O通路，I/O端口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，I/O端口有串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。
并行I/O端口MCS-52单片机设有四个8位双向I/O端口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O 线都能独立地用作输入或输出。
P0口为三态双向口，能带8个LSTTL电路。
P1、P2、P3口为准双向口（在用作输入线时，口锁存器必须先写入“1”，故称为准双向口），负载能力为4个LSTTL电路。
总线MCS-52单片机属总线型结构，通过地址/数据总线可以与存储器（RAM、EPROM）、并行I/O接口芯片相连接。
在访问外部存储器时，P2口输出高8位地址，P0口输出低8位地址，由ALE （地址锁存允许）信号将P0口（地址/数据总线）上的低8位锁存到外部地址锁存器中，从而为P0口接受数据作准备。
在访问外部程序存储器（即执行MOVX）指令时，PSEN（外部程序存储器选通）信号有效，在访问外部数据存储器（即执行MOVX）指令时，由P3口自动产生读/写（RD/WR）信号，通过P0口对外部数据存储器单元进行读/写操作。
2. MCS-52单片机外部结构：1)单片机的引脚分布及功能MCS-52的引脚说明：MCS-52系列单片机中的8032、8052及8752均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。
现在我们对这些引脚的功能加以说明：STC89C52的引脚图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8052通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。
初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。
RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。
然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8052的初始态。
1、8位微处理器和控制器2、部含有4KB的程序ROM。
3、2个16位的计数/定时器。
4、部时钟振荡器5、全双工方式的串行接口（UART）种寻址方式。
6、最高时钟振荡频率可达12MHZ，大部分指令执行时间为1µs，乘、除指令为4µs。
2.2 信号引脚介绍：1.输入/输出口线2.ALE地址锁存控制信号3.在系统扩展时，ALE用于控制把口输出的底8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。
此外由于ALE是以十二分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
4.外部程序存储器读选通信号5.在读外部ROM时有效（低电平），以实现外部ROM单元的读操作6.访问程序存储器控制信号7.当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当信号为高电平时，则对ROM的读操作是从部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储8.RST 复位信号当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。
9.XTAL1和XTAL2外接晶体引线端当使用芯片部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。