二相步进电机控制系统的设计

二相步进电机控制系统的

设计

Prepared on 24 November 2020

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。

本控制系统的设计，由硬件设计和软件设计两部分组成，完成二相步进电机的控制。其中，硬件设计主要包括单片机系统、按键控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块等功能模块的设计，以及硬件电路在PROTUS上的仿真。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动模式（四拍，八拍）的控制，并且将步进电机的步进数动态显示在LED数码管上。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词：二相步进电机单片机四拍八拍 LED显示

Abstract

With the development of microelectronics and computer art, step-by-step electric motor need amounts increase with each passing day , it is used for the products consuming a kind such as printer , electricity-driven toy broadly and numerical control machine tool , electromechanical products such as industry robot , medical apparatus and instruments are

hit by, the person applies to each national economy field It both. Study step-by-step electric motor navar , having importance to improving under the control of accuracy and responding to speed , the energy saving and so on. Control systematic design originally, the made up of designing two parts from the hardware design and the software , controlling accomplishing two-phase step-by-step electric motor. And among them, the hardware design includes the monolithic machine system mainly , button under the control of module , step-by-step electric motor drive function module design such as module , numerical code display module, hardware circuit emulation on PROTUS. The software designs under the control of procedure including the host procedure and each modules , realizes controlling turning direction to step-by-step electric motor and turning the pattern (four shoot , eight shoots) ultimately , step-by-step electric motor step-by-step number development is demonstrated and on LED numerical code. System has intelligence , pragmatism and the reliability characteristic.

Keywords： Electric motor MCU Four shoots Eight shoots LEDdisplay

目录

摘要.........................................................................I

1总体分析与解决方案 (1)

问题的提出与简述 (1)

设计目的级系统功能 (1)

2 硬件电路设计模块 (2)

单片机系统原理 (2)

二相步进电机工作原理分析 (5)

2.3 L298驱动电路设计 (7)

四位LED数码管显示设计 (7)

总体硬件仿真设计 (10)

3软件设计模块 (11)

整体流程分析与设计 (11)

步进电机四拍，八拍流程分析与设计 (11)

显示模块流程分析与设计 (14)

4 系统调试运行与仿真 (15)

5 小结与心得体会 (16)

参考文献 (17)

附录 (18)

二相步进电机控制系统的设计

1总体分析与解决方案

问题的提出与简述

如今，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 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，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点，给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品（打印机、照相机）、工业控制（数控机床、工业机器人）、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。为此，本文设计了一个步进电机控制系统，可以实现对步进电机转动方式和转动方向的控制。

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二相步进电机控制系统。本系统采用ATmega128作为控制单元，通过按键实现对二相步进电机转动方向及转动模式的控制，并且将步进电机的步进步数动态显示在LED数码管上。