基于单片机的步进电机细分驱动控制系统
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。
本科毕业论文__基于单片机的步进电机的细分控制器的设计 精品
基于单片机的步进电机的细分控制器的设计摘要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机电元件，具有易于开环控制、无积累误差等优点，在众多领域获得了广泛的应用。
步进电机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。
一般步进电机的运行噪声大，控制精度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的细分控制可以较大地改善步进电机的系统性能。
本课题在总结和归纳多种步进电机细分控制技术的基础上，设计完成了基于单片机的步进电机细分控制系统。
细分驱动技术是一种能有效改善步进电机低频特性和提高步进精度的驱动技术。
广泛应用于对工况要求较高的场合，尤其在一些要求高精度、低噪音、低振动的系统中，细分驱动成为步进电机驱动的首选驱动技术。
本文先介绍了三相步进电机的结构和工作原理，然后在对步进电机细分驱动技术和单片机研究的基础上，分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用，该方案中电流细分技术基本上克服了传统步进电机低速振动大和噪音大的缺点，减小发生共振的几率。
该方案能避免其它相绕组的感应电压和绕组电流的漂移带来的误差，提高了细分精度。
本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器Intel-8279等组成，单片机是控制系统的核心。
采用IR2130功率驱动芯片作为步进电机的功率驱动器件。
文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。
关键词单片机；步进电机；细分控制- I -Design of Stepper Motor Subdivision ControllerBased on MicrocontrollerAbstractStepper motor is a kind of electromechanical component that is driven in step angle or line displacement by electric pulse signal. Because of having the advantage of easy open-loop control and no accumulating error，stepper motor is being applied widely in many fields . As an integrated system including with both stepping motor and driver，its quality of operation is depended on the performance of motor，driver and controller .Generally，the noise of the stepping motor is great，and control precision is low，which can＇t meet request of the high running quality in many situations . So the performance is improved in stepping motor operation through realizing the subdivision operation of stepping motor. This topic in summarizes various stepping motor subdivision control technology, on the basis of these technology, completed the design of stepping motor subdivision system based on single-chip microcomputerThe stepper motor‟s micro-stepping driver is a kind of driving technology that can effectively improve the step precision and characteristic of low frequency. It is mostly used when the equipments require high-precision，low noise or low vibration system, and it is being a more and more popular driving technology.In this paper，the working principle and configuration of three-phase Stepper are introduced，then based on technologies such as stepper motor controller and microcontroller .we analysis the using of micro-stepping driving technology to improve operational performance . Current subdividing technology not only overcomes the disadvantages of motor‟s vibration and noise at low speeds but also reduces probability of resonance. It prevents the reactive voltage errors brought by other windings and the drift errors brought by current. It improves the precision of subdivision. In the thesis，we develop a single chip computer-based digital controlling system for a three-phase stepper motor that is mainly constructed from a AT89CS1 single chip computer and 8279IC which is used as the core of control parts and a three full-bridge driver IR2130. The power stage of this driver uses IGBT IR2130 that provides high reliability. Based on the approach，the system＇s whole architecture，the design of hardware and software are in traduced in detail. Keywords Single chip microcomputer；Stepper motor；Subdivide control- II -目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 步进电机概述 (1)1.3 步进电机驱动系统概述 (2)1.4 国内外研究状况及发展趋势 (3)1.5 论文研究内容 (4)第2章步进电机及其驱动系统 (5)2.1 步进电机及其工作原理 (5)2.1.1 步进电机的结构特点 (5)2.1.2 步进电机的基本工作原理 (5)2.1.3 绕组通电方式 (6)2.1.4 步距角的控制 (7)2.2 步进电机驱动系统 (7)2.2.1 步进电机驱动系统简介 (7)2.2.2 步进电机细分驱动原理及特点 (8)2.3 本章小结 (9)第3章控制芯片及相关器件简介 (10)3.1 单片机的介绍 (10)3.1.1 芯片的选择 (10)3.1.2 AT89C51单片机与管脚功能简介 (11)3.2 8位数模转换器DAC0832简介 (14)3.3 8279显示与键盘控制芯片简介 (15)3.3.1 8279显示键盘控制芯片的功能 (15)3.3.2 8279显示键盘控制芯片引脚定义 (15)3.4 IR2130驱动电路简介 (16)3.4.1 IR2130结构及功能 (16)3.4.2 IR2130的逆变器电路结构 (18)3.5 本章小结 (19)第4章系统构架与硬件电路的设计 (20)4.1 系统硬件结构 (20)4.2 系统硬件电路设计 (21)4.2.1 单片机控制电路 (21)4.2.2 电机驱动电路 (21)- III -4.2.4 开关电源电路 (22)4.2.5 显示和键处理电路 (23)4.3 本章小结 (24)第5章系统软件设计 (25)5.1 系统软件总体结构 (25)5.2 系统开发软硬件环境 (25)5.3 步进电机控制主程序设计 (26)5.4 步进电机细分驱动程序设计 (27)5.5 步进电机显示和键处理程序设计 (28)5.6 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A (34)附录B (42)附录C (48)- IV -第1章绪论1.1课题背景随着电力电子技术、微电子技术，控制技术的快速发展和EDA技术的日益成熟，特别是高性能可编程逻辑器件的出现，使得步进电机驱动系统集成化设计成为可能，并伴随着电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现
单片机控制的步进电动机斩波恒流细分驱动器的实现引言步进电动机是一种将离散的电脉冲信号转化为相应角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，是一种输入与输出脉冲对应的增量驱动元件。
它具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在工业上得到广泛的应用。
但其步矩角较大，一般为1.53，往往满意不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
实现细分驱动是减小步矩角、提高步进辨别率、增加电动机运行平稳的一种行之有效的方法。
目前步进电动机细分驱动掌握，多采纳量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的电流波形，但实际上这些电流波形一般在步进电动机上均不能得到满足的细分精度。
在合理选择电流波形的基础上，提出用at89c52单片机掌握实现的步进电动机斩波恒流细分驱动方案，其运行功率小，牢靠性高，通用性好，细分精度高，具有很强的有用性。
2 细分电流波形的选择及量化步进电动机的细分掌握，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中的电流掌握，使步进电动机内部的合成磁场为匀称的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步矩角的细分。
一般状况下，合成磁场矢量的幅值打算了步进电动机旋转力矩的大小，相邻两个合成磁场矢量之间的夹角大小打算了步矩角的大小。
因此，想要实现对步进电机的恒力矩匀称细分掌握，必需合理掌握步进电机绕组中的电流，使电动机内部合成磁场的幅值恒定，而且每个进给脉冲所引起的合成磁场的角度变化也要匀称。
我们知道在空间彼此相差2/m的m 相绕组，分别通以相位上差2/m而幅值相同的正弦电流，则合成的电流矢量便在空间做旋转运动，且幅值保持不便。
这一点对于反映式步进电动机来说比较困难，由于反应式步进电动机来说比较困难，由于反映式步进电动机的旋转磁场只与绕组电流的肯定值有关，而与电流的正反流向无关。
以比较经济合理的方式对步进电机实现步矩角的任意细分，绕组电流波形宣采纳如图1所示的形式<center style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 14px; line-height: 28px; font-family: simsun; orphans: 2; widows: 2;"</center 其中，为电动机转子偏离参考点的角度。
基于单片机的仪表步进电机的细分控制原理及应用
基于单片机的仪表步进电机的细分控制原理及应用仪表步进电机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，即给电机某相线圈加一脉冲信号，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得非常简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不像普通的直流电机、交流电机那样在常规下使用。
它必须在双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统下使用。
仪表步进电机属于步进电机中体积、功耗较小的类别，可以由单片机或专用芯片的引脚直接驱动，不需外接驱动器，因而在仪表中被用于指针的旋转控制。
需求分析本方案中使用的仪表具有如下特点和设计参数：●指针响应灵敏、走位准确，即收到驱动脉冲后不能丢步;●指针转动平稳，即指针从当前位置到目标位置之间的走位要平稳，正、反转都不能出现抖动;●两相、步距角10o、转动范围300o。
根据技术参数可知，采用两相四拍和两相八拍时的步距角为10o和5o，在300o的范围内只能作30 和60个刻度划分，在实际应用中，会发现指针步距角不能满足要求而且抖动不可避免。
为了实现指针高精度的准确走位和平稳运转，要对步进电机步距进行高分辨率细分，这也是设计的难点所在。
步进电机的细分技术是一种电子阻尼技术，其主要目的是提高电机的运转精度，实现步进电机步距角的高精度细分。
其基本概念为：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了。
如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为电机固有步距角的十分之一。
以两相四拍为例：当电机工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动10o;而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了1o。
细分功能完全是由驱动器或单片机靠精确控制电机的相电流所实现的，与电机本身无关。
细分原理两相四拍A、B、/A、/B的驱动状态表如表1所示。
单片机在步进电机细分驱动系统的应用
单片机在步进电机细分驱动系统的应用随着工业自动化的不断发展和技术的不断创新，步进电机成为了目前最为广泛应用的一种控制马达。
而在步进电机的驱动系统中，单片机作为一种高效、灵活的控制芯片，可以通过对步进电机细分驱动实现更加精准、高效、低噪声的控制。
一、步进电机细分驱动系统概述步进电机细分驱动系统是将每一步的动作拆分成多个小步进行控制，从而提高步进电机旋转的精度和平稳度。
常用的细分控制方法有全步进、半步进、四分步、八分步和十六分步等，在步进电机驱动系统控制中，通过不同的细分方式来实现步进电机的精细控制，还可以增加步进电机的转矩，并减小噪声和振动等。
二、单片机在步进电机细分驱动系统中的应用单片机具有高效、灵活、可编程性强和易于集成等特点，可以更好的实现对步进电机的细分控制。
单片机应用于步进电机细分驱动系统时，通过对系统进行编程实现对步进电机的细分控制，可以精确地控制步进电机的旋转角度和速度，控制步进电机运动过程中的步数和旋转方向等，从而达到精细控制的目的。
单片机在步进电机细分驱动系统中可以实现以下功能：1.多种细分方式控制。
通过单片机的编程实现不同的细分方式控制，可以实现全步进、半步进、四分步、八分步和十六分步等多种细分方式，灵活控制步进电机的工作状态。
2.旋转角度和速度控制。
通过单片机的编程实现对步进电机的旋转角度和速度进行控制，可以精确地控制步进电机的运动状态，从而达到要求。
3.步数和旋转方向控制。
通过单片机的编程实现对步数和旋转方向控制，可以实现步进电机的正/反向旋转控制和精确定位功能，提高步进电机的工作精度。
三、单片机在步进电机细分驱动系统中的优势1.高灵活性。
单片机可以根据不同的应用场合和要求进行编程，实现多样化、灵活性高的步进电机细分驱动控制。
2.精细控制能力强。
单片机能够实现精细控制，通过不同的细分方式，实现步进电机旋转角度和速度的控制，提高整个步进电机驱动系统的工作精度。
3.易于集成。
单片机处理器可以集成控制、计算和通讯等多种功能，实现与其他控制系统的无缝衔接，并且便于后续升级和维护。
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种电动机，能够将电脉冲信号转换为机械转动。
它具有结构简单、运行平稳、响应速度快、定位精度高等特点，广泛应用于各种机械设备中。
本文主要介绍基于MSP430单片机的步进电机控制系统的设计。
1.系统硬件设计步进电机控制系统的硬件设计需要包括MSP430单片机、步进电机、电源以及其他辅助电路。
1.1MSP430单片机MSP430系列是由德州仪器公司推出的一款低功耗、高性能的16位单片机。
它具有低功耗、高计算性能、丰富的接口资源等特点，非常适合用于步进电机控制系统。
1.2步进电机步进电机是由转子、定子、绕组和传感器组成，可以完成定距离的转动。
根据具体需求，可以选择不同类型的步进电机，如单相、双相、两相、三相等。
1.3电源步进电机控制系统需要提供稳定的电源供电。
可以采用直流电源或者交流电源，具体电压和电流根据步进电机的额定参数确定。
1.4辅助电路辅助电路包括电机驱动电路、电流控制电路、保护电路等。
电机驱动电路可以选择使用驱动芯片，如L293D芯片，来驱动步进电机。
电流控制电路用于控制步进电机的电流大小，保护电路用于保护步进电机不受过电流、过压等问题的影响。
2.系统软件设计步进电机控制系统的软件设计需要编写相应的程序代码，并通过MSP430单片机来控制步进电机的运动。
2.1硬件初始化在软件设计开始之前，需要对MSP430单片机的相关硬件进行初始化设置。
包括设置时钟源、引脚功能、定时器等。
根据具体的单片机型号，可以参考官方提供的资源来进行初始化设置。
2.2电机控制算法步进电机的控制主要通过控制电流脉冲来实现。
根据步进电机的型号和控制要求，可以选择不同的控制算法，如单相步进、双相步进或者微步控制等。
通过控制电流脉冲的频率、信号大小来控制步进电机的转动方向以及速度。
2.3交互界面设计可以通过开发板上的按键、液晶显示屏、串口等方式，设计一个交互界面，用于用户输入控制命令、设置参数以及显示系统状态等。
基于单片机的步进电机细分驱动系统设计
图 2 步进电机细分驱动原理
同时获得电流，如果不考虑铁心饱和对电机性能的 的干扰，这里可以利用叠加原理进行估算，此时的 电磁转矩计算公式如式（5）所示：
TC = k
A1 A φM ia sin θ e + k 1 φM ia cos θ e A0 A0
（5）
式中：A 0 ——铁心中 2 个极齿层的平均磁导分量； A1 ——步进电机上齿层磁导基波分量的最大 值； θe ——步进电机定转子齿中心线夹角的电角 度； φ M ——磁钢磁通； i a 和 i b ——分别是相邻两相电流大小； k ——常量系数。 如果要让电机转子运行到某一个固定位置，稳 定停住并且不发生振动，必须满足 Te =0，也可以 写为如公式（6）所示：
方 案 中 的 脉 冲 分 配 器 选 用 IXM160 高 性 能 CMOS 集成电路，它具有两路独立的脉冲输出，通 常被用来驱动两路独立的 H 桥，以实现对电流进行 精确的闭环控制。所以，IXM160 非常适合用来做 步进电机控制分散电路，借助该芯片对电流的高精 度控制，驱动器可以实现 200 细分，即发送 200 个 脉冲步进电机走一个步距角。数模转换模块 D/A 选 取具有高达 12 位的高精度 AD657 模块，它的数模 转换非常迅速，只需要 2μs 便可完成。 功率开关 管选择 APT 公司的 APT34GE121BR 器件。选用日 本信浓公司生产的 SST43 D2165 型步进电机，这款 电机的工作频率范围很大，推荐工作在 1.5A 的电流 下。测速编码器采用专门定制的编码器，具有 20 位 的高精度。通过这种设计方案，不仅大幅提高了步 进电机的运动精度，还使低速状体下的谐振与纹波 大大减小，改善了电机的性能。
图 4 步进电机驱动器硬件方案
《2024年基于单片机的步进电机控制系统研究》范文
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各个领域的应用越来越广泛，如数控机床、自动化设备、机器人等。
为了实现对步进电机的精确控制，本文提出了一种基于单片机的步进电机控制系统。
该系统通过单片机进行控制，具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法及实验结果。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
其中，单片机作为控制核心，负责接收上位机指令，并输出控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器将电信号转换为步进电机能够识别的脉冲信号，从而实现电机的运动控制。
2. 软件设计本系统的软件设计主要包括单片机程序的编写及上位机界面的开发。
单片机程序负责接收上位机指令，解析指令并生成控制脉冲信号，实现对步进电机的控制。
上位机界面则用于实现人机交互，方便用户设置步进电机的运动参数。
三、实现方法1. 单片机选型及电路设计本系统选用一款性能稳定、价格适中的单片机作为控制核心。
根据单片机的引脚分布及功能需求，设计合理的电路布局，确保单片机能够正常工作。
2. 步进电机驱动器设计步进电机驱动器是连接单片机与步进电机的重要部件，其性能直接影响到步进电机的运动精度和稳定性。
本系统采用一款高性能的步进电机驱动器，通过脉冲信号控制电机的运动。
3. 软件编程及调试单片机程序的编写采用C语言，通过编写相应的函数和算法，实现对步进电机的精确控制。
在程序编写完成后，进行调试和优化，确保系统能够稳定、可靠地运行。
四、实验结果与分析1. 实验结果本系统经过多次实验验证，结果表明：基于单片机的步进电机控制系统具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
在各种工况下，系统均能实现步进电机的精确控制，满足实际需求。
2. 数据分析与处理通过对实验数据的收集与处理，我们可以得出以下结论：本系统的控制精度高，能够满足高精度运动控制的需求；操作简便，用户只需通过上位机界面设置运动参数即可；可靠性高，系统能够在各种工况下稳定、可靠地运行。
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《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言步进电机因其精准的控制能力和高效率的特性在各种机械设备中得到广泛应用。
而单片机作为现代电子技术的核心，具有低成本、高效率的特点。
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，以实现步进电机的精确控制与高效运行。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
其中，单片机作为核心控制器，负责接收上位机指令，解析并输出控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转化为步进电机可以识别的驱动信号，驱动步进电机运转。
（1）单片机选择本系统选用的是STC12C5A60S2型单片机，其具有高性能、低功耗的特点，适合于步进电机控制系统的设计。
（2）步进电机选择本系统选用的步进电机为两相混合式步进电机，具有运行平稳、噪音小等优点。
（3）驱动器选择步进电机驱动器选用专为两相混合式步进电机设计的A4988型号驱动器，该驱动器能有效地提高电机的输出扭矩和效率。
2. 软件设计软件设计主要包括单片机的程序编写和上位机界面的设计。
（1）单片机程序编写单片机程序采用C语言编写，主要实现以下功能：接收上位机指令、解析指令并输出控制信号给步进电机驱动器、实时检测步进电机的运行状态并向上位机反馈信息等。
（2）上位机界面设计上位机界面采用常见的图形化界面设计，便于用户操作。
界面主要包括电机运行参数的设置、运行状态的显示等功能。
用户可以通过界面输入控制指令，这些指令会被发送到单片机进行处理。
三、系统实现系统实现主要包括硬件的搭建与调试、单片机的编程与测试、上位机界面的开发等步骤。
1. 硬件搭建与调试按照设计图纸将各部分硬件进行组装，并进行调试，确保各部分硬件工作正常。
2. 单片机编程与测试根据程序设计编写单片机程序，并进行调试和测试，确保程序能够正确接收和处理上位机指令，并能够输出正确的控制信号给步进电机驱动器。
3. 上位机界面的开发根据需求开发上位机界面，实现用户友好的操作界面和丰富的功能。
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《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着现代科技的飞速发展，步进电机控制系统在各种自动化设备中得到了广泛应用。
步进电机控制系统的性能和效率直接影响到设备的运行效果。
本文将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现过程，旨在提高步进电机控制系统的稳定性和可靠性。
二、系统设计1. 硬件设计本系统采用单片机作为核心控制器，配合步进电机驱动器、电源模块、输入输出设备等组成。
其中，单片机选用具有高性能、低功耗特点的型号，以满足系统的高效运行需求。
步进电机驱动器选用具有较高驱动能力的模块，以实现对步进电机的精确控制。
(1) 单片机模块：作为整个系统的核心，负责接收输入信号、处理数据并输出控制信号。
(2) 步进电机驱动器模块：接收单片机的控制信号，驱动步进电机进行运动。
(3) 电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
(4) 输入输出设备：包括按键、LED灯等，用于实现人机交互。
2. 软件设计软件设计主要包括系统初始化、信号处理、控制算法实现等部分。
系统初始化包括单片机配置、中断设置等；信号处理主要是对输入信号进行采集、分析和处理；控制算法实现则是根据处理后的信号，输出控制步进电机的指令。
(1) 系统初始化：设置单片机的工作模式、时钟频率等，为后续的信号处理和控制算法实现做好准备。
(2) 信号处理：通过ADC（模数转换器）采集输入信号，进行滤波、放大等处理，以提高信号的抗干扰能力和信噪比。
(3) 控制算法实现：根据处理后的信号，采用适当的控制算法（如PID控制、模糊控制等）输出控制步进电机的指令。
三、系统实现1. 硬件连接根据系统设计，将单片机、步进电机驱动器、电源模块、输入输出设备等连接起来。
确保各模块之间的连接正确、稳定。
2. 编程实现根据软件设计，使用C语言或汇编语言编写程序代码。
程序代码应包括系统初始化、信号处理、控制算法实现等部分。
在编写过程中，应注意代码的健壮性、可读性和可维护性。
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统
第24卷第7期2007年7月机 电 工 程MECHAN I C AL &E LECTR I CAL E NGI N EER I N G MAG AZI N EVol .24No .7Jul .2007收稿日期:2007-02-05基金项目:河南工业大学科研基金资助项目(170179)作者简介:李智强(1976-),男,山东平度人,主要从事自动控制方面的研究。
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统3李智强,周 杰,任胜杰(河南工业大学电气工程学院,河南郑州450007)摘 要:为了使步进电机的定位更为准确,以高速、高性能C8051F005单片机为核心,结合步进电机驱动芯片L297/298,设计出步进电机的斩波恒流细分驱动控制系统。
实际运行表明,步进电机运行稳定,具有步距角小、转矩恒定、功耗低等优点,提高了定位准确度,达到精密控制的目的。
关键词:混合式步进电机;C8051F005;细分驱动;L297/298中图分类号:TP368.1;T M383.6 文献标识码:A 文章编号:1001-4551(2007)07-0067-03Con trol syste m of f i n e dr i ve for step m otor ba sed on SC ML I Zhi 2qiang,ZHOU J ie,RE N Sheng 2jie(College of Electrical Engineering,Henan U niversity of Technology,Zhengzhou 450007,China )Abstract:For the higher p recessi on of step mot or,with high s peed and perf or mance m icr op r ocess or C8051F005as the ker 2nel,combining with blending step mot or driving chi p L297/298,the driving contr ol syste m of step mot or of s witch 2mode and constant currentwas designed .The experi m ent shows that the contr ol syste m runs stably with the merit of little stepp ing angle unvaried t orque and l ow power consu mp ti on and has the higher p recisi on in the running of step mot or .Key words:blending step mot or;C8051F005;fine driving;L297/2980 前 言步进电机作为数字式执行元件,相当于一个将电脉信号转换成角位移的机电式数/模转换器,步进电机具有结构简单,成本低,易于控制,无累计误差和计算机接口方便等优点,被广泛应用于各种自动化控制系统中,但传统的驱动电路存在许多不足之处,如低频振荡、易发热等缺点、噪声大、步距角较大、分辨率低等,往往满足不了工业上的精确定位和大扭矩控制[1,2]。
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《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的发展，步进电机因其高精度、低噪音、易于控制等优点，在各个领域得到了广泛的应用。
然而，传统的步进电机控制方式存在控制精度低、响应速度慢等问题。
因此，基于单片机的步进电机控制系统应运而生，其具有体积小、控制精度高、响应速度快等优点。
本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、实现方法以及应用前景。
二、步进电机控制系统的基本原理步进电机是一种将电信号转换为机械运动的设备，其运动过程是通过一系列的步进动作实现的。
步进电机的控制原理主要是通过改变电机的电流和电压，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。
三、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主要由单片机、步进电机驱动器、步进电机等部分组成。
其中，单片机是控制系统的核心，负责接收上位机的指令，并输出相应的控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器则负责将单片机的控制信号转换为适合步进电机工作的电流和电压。
在硬件设计方面，我们选择了一款性能稳定、价格适中的单片机作为主控制器，同时设计了相应的电路和接口，以实现与上位机和步进电机驱动器的通信。
在软件设计方面，我们采用了模块化设计思想，将系统分为初始化模块、控制模块、通信模块等部分，以便于后续的维护和升级。
四、基于单片机的步进电机控制系统的实现在实现过程中，我们首先对单片机进行了初始化设置，包括时钟设置、I/O口配置等。
然后，通过编程实现了对步进电机的控制，包括步进电机的启动、停止、正反转以及速度调节等功能。
此外，我们还实现了与上位机的通信功能，以便于实现对步进电机的远程控制和监控。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于单片机的步进电机控制系统的性能。
实验结果表明，该系统具有较高的控制精度和响应速度，能够实现对步进电机的精确控制。
同时，该系统还具有较好的稳定性和可靠性，能够在各种复杂环境下正常工作。
此外，我们还对系统的抗干扰能力进行了测试，结果表明该系统具有较强的抗干扰能力。
基于单片机的步进电机细分驱动系统设计
108科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程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。
单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、机器人、计算机外围设备、卫星天线定位系统等。
随着经济的发展,技术的进步和电子技术的发展,步进电机的应用领域更加广阔,同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。
１ 步进电机概述步进电机是一种将电脉冲转变为角位移(或线位移)的机电元件。
根据其内部构造可以分成三大类:反应式(VR 型)、永磁式(PM 型)和混合式(HB 型)。
混合式步进电动机吸取了永磁式和反应式的优点,转子由磁化的磁铁制成,磁极做成复极的形式,分为两相和五相,两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度,它的精确度高、转矩大、步进角度小,在高分辨率的开环定位系统和低速开环调速系统中占有着不可替代的地位。
步进电机还具有以下优点。
(1)动态响应快、易于启动与停止、具有锁定转矩。
(2)一般步进电机的精度为步进角的3%～5%,步距值不受各种干扰因素的影响。
(3)位移与输入脉冲信号相对应,步距误差不长期积累,有良好的跟随性。
(4)可利用数字信号控制步进电机直接用于开环控制。
(5)控制性能好,停止时有自锁能力。
基于以上优点,步进电机在工业领域得到广泛应用,具有较高的使用价值。
２ 步进电机选型及保护电路设计在本系统设计中,步进电机采用两相混合式步进电机,驱动二维随动装置的水平、俯仰运动。
步进电机型号是42BYGH414。
步进电机控制本系统转台的运动范围,其俯仰方向的运动范围是-10°～+45°。
如果转向超过了此范围,将会对转台产生一定的损伤,本文通过设计转台转向保护电路来避免此情况的发生。
转台转向保护电路采取的是一种接触式开关电路。
此开关电路结构简单、尺寸较小、不易损坏。
基于单片机和CPLD的步进电机细分驱动系统
万方数据
图５ ＶＨＤＬ顶层原理结构图
ＶＨＤＬ顶层结构见图５，主要包括： （１）３个计数模块ＣＮＴＲ，该计数模块能实现升、降计 数以及保持为０、保持为“２５６”４种状态，具体处于什么状 态有相应控制向量Ｍ（Ｍｏ，Ｍ１）的４个不同取值来控制，并
８ｌ
且该计数器的计数权值受到向量Ｓ（Ｓ。，Ｓ。，Ｓｏ）的限制。 （２）ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ和ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ—Ｖ是两个
状态机，分别用来控制电机正、反转时计数器的工作状态 转换（即控制每个计数器的Ｍ值），正转时ＣＯＮＴＲＯＬ— ＬＥＲ的输出被送至ＣＮＴＲ，反转时ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ Ｖ的 输出被送到ＣＮＴＲ。ＣＬＷ—ＣＣＬＷ＝“１”使能ＣＯＮＴＲＯＬ ＬＥＲ，为“０”使能ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ—Ｖ。
‘ＰＲＥＳＥＴ
·ｃＬＷ ＣＣＩ－Ｗ
由上式可见，６拍运行的步距角是３拍运行的１／２，从
而实现了２细分。但这种靠通电组合实现的细分数非常
有限，因为各相的电流都是开关量。为了获得更小的步距
角，更均匀的磁场通常要更多的细分数。而要达到更大的
细分数必须使各相通以阶梯电流量，如图１所示的三相６
拍４，细分。［二二ｓ［！二，， ＢＣ‘▲ ｏ ：，Ｉ［ｌ［！！二二二二二］ 二］。¨
衰１ ＳＯ～Ｓ２及对应的细分数
Ｓ２
Ｓ１
Ｓ０
细分数
０
０
Ｏ
Ｏ
１
獬ｍ铋驼Ｍ
１
８
１
４
１
２
转速要求，细分数要求或当前细分数 Ｊ
步进脉冲频率 ＋
求出脉冲周期ｒ 士
计算定时器ｆ初值，设置计数器 ＋
启动计时器 Ｉ
调用中断程序产生所需脉冲方波
图４ 细分数不变的调速
４．２ ＣＰＬＤ的硬件描述语言程序结构 本系统采用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＣＰＬＤ芯片
基于单片机的步进电机驱动控制系统设计
本科毕业设计论文题目基于单片机的步进电机驱动控制系统设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业 任务书一、题目基于单片机的步进电机驱动控制系统设计二、指导思想和目的要求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机电元件。
每出现一个脉冲，它就相应的运行一步。
步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，在数控机床、绘图仪、打印机及机器人领域得到广泛应用。
为了得到性能优良的控制结果，出现了很多步进电机控制系统，其中采用单片机作为控制核心的控制系统得到了广泛的应用，使用这种控制系统在步进电机的驱动上已经做的非常好。
本课题通过研究步进电机和单片机的原理，实现以单片机为核心的步进电机控制系统设计，达到对步进电机的转速和转角的控制。
三、主要技术指标1. 研究步进电机和单片机的原理，并基于单片机实现步进电机驱动控制系统的设计；2. 利用Proteus 仿真平台仿真实现以单片机作为控制核心对步进电机进行驱动控制的电路设计和软件设计及仿真。
四、进度和要求第01周----第02周： 查找相关资料，对英文资料进行翻译；第03周----第04周： 熟悉步进电机、单片机及如何使用单片机对步进电机进行驱动控制的相关原理；第05周----第06周：熟悉Proteus 8.0的应用；第07周----第13周：设计电路图并利用Proteus 8.0进行仿真实现；设计 论文第14周----第16周：撰写毕业设计论文，论文答辩。
五、主要参考书及参考资料[1] 蔡美琴.MCS—51系列单片机系统及其应用（第二版）.高等教育出版社，2004-6-1.[2] 张毅刚，基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程的基础实验与课程设计，人民邮电出版社.2012-4-1[3] 张明林，C语言程序设计，西北工业大学出版社，2005.[4] 谭浩强，C++面向对象程序设计.清华大学出版社，2006[5] 雷凯，步进电机细分驱动技术的研究[D].苏州大学硕士论文.2003.[6] 黄勇.廖宇.高林，基于单片机的步进电机运动控制系统设计.湖北名族学院论文.2008.[7] 房玉民，杭柏林.基于单片机的步进电机开环控制系统[J].电机与控制应用.2006.[8] 张巍.浅谈单片机控制步进电机[J].安防科技.2006.[9] 刘宝延，程树康，步进电机及其驱动控制系统[M],1997.11.[10]StePPingmotorhandbook6[M][11]Development of a Novel Drive Topology for a Five Phase Stepper Motor,T.S.Weerakoon and L.Samaranayake,Dept.of Electrical and Electronic Engineering,Faculty of Engineering,University of Peradeniya,Sri Lanka .[12]《Stepper Motor System Basics》[M]AMS advanced micro systems inc. 2000[13]Albert C.Leenhout.Smooth Step Motor Motion With Halt Driver.Annaul Symposium on IMCSD.1995 24 (2).学生___________ 指导教师 ___________ 系主任 ___________摘要步进电机广泛应用于工业，军事和医疗自动化领域，如数控装置，牵伸机，机械手，印刷及包装设备。
基于ARM单片机的步进电机细分驱动设计
科技论坛基于ARM 单片机的步进电机细分驱动设计陈炳衡郭云龙胡清（哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080）1概述步进电机作为执行元件，能够将脉冲信号转化为角位移或线位移。
在开环状态下就能实现精确的位移控制，由于步进电机具有结构简单，不存在控制参数设计及调试的问题，不存在稳定性问题的特点，在自动控制系统中得到了极为广泛的应用。
2步进电机的细分原理步进电机的细分就是利用当电机两项绕组通以相同的电流时，电机转子会停在一个中间的位置，而如果两相绕组电流不等，转子位置将朝电流大的定子极方向偏移的现象，使电机实现微步距工作方式：将两相绕组中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化，则每个整步距就分成了若干微步距，因为步距小，电机运行将更平稳。
图1所示的是步进电机的细分原理图。
当A 相导通时，转子齿与A 相对齐，若以此为初状态，则B 相导通时，定子磁场旋转90度，吸引转子转过1/4齿距；依次为A 相、B 相、A 相通电，每切换一次，定子磁场旋转90度，各吸引转子旋转1/4齿距，4步一个循环后共转过一个步距角。
如果步进电机的转子齿数为，那么一个齿距为，步距角为（为电机运行拍数）200步后转子旋转一周。
如果在A 、B 两相之间插入合成向量AB ，就实现了2步细分。
要实现4细分只需在A 、B 两相之间插入3个向量即可。
为保证电机运行平稳、转矩不变，电流矢量模应保持不变，即电流矢量的终点应在矢量圆上：当插入第一步时，如图1中“1”位置，，；其中，当插入第二步时，如图1中“2”位置，，。
依此类推，当插入第n 步时，，。
由于多个向量的插入导致两相绕组电流不等，转子位置将朝电流大的定子极方向偏移。
利用这个现象我们可使电机在微步距方式下工作，将两相绕组中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。
每个整步距就分成了若干微步距。
如图2所示。
3步进电机的驱动电路步进驱动器是步进系统中的核心组件之一。
本次设计采用的是雷赛科技生产的M A335B 型号的高性能步进驱动器驱动42BYGH010型混合式步进电动机，它按照控制器发来的脉冲/方向指令（弱电信号）对电机线圈电流进行控制，从而控制电机转轴的位置和速度。
基于单片机的步进电机细分控制系统
Ｋ ＥＹＷ Ｏ ＲＤＳ ｓ ｅ ｔ ｐｐｉｇ ｏｔ ｒ， ｓ ｎ ｍ ｏ ｕｂｄ ｖｓｏｎ ｄ ｉ ｏｎｔｏｌ Ｍ ＣＵ ｉ ｉｉ ｒｖｅ ｃ ｒ ，
ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｓ ｄｉ ｓｏｎ ｏ ｔ ｐ ｐｉｃ ｎｇ ｅ ｏｆｔ ｔ ｐｐ ｎ ｍ ｏｔ ｒ Ｂｙ ａ ｌ ｉ ｇ ｔ ｕｂ ｖｓｏｎ ｄ ｉｉ ｇ ｉ ｃｐｌ ｆｔ ｅ ｓｅｐ ｎｇ ｉ ｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｕｂ ｖｉｉ ｆｓ ｅ ｔ ｈ ａ ｌ ｈｅ ｓ ｅ ｉ ｇ ｏ． ｎａｙｚｎ ｈｅ ｓ ｄｉ ｉｉ ｒｖ ｎ ｐｒｎ ｉ ｅ ｏ ｈ ｔ ｐｉ
ｂ ｅ ｄｎ ｔｐ ｍｏｏ ｒ ｉｇ ｃ ｉ Ｌ ９ ／ ９ ，ｔ ｅ ｄ ｉｉｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｆｓｅ ｔ ｒｏ ｗｉ ｈ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｔｎ ｕ ｒ ｎ ａ ｌｎ ｉｇｓｅ ｔ ｒｄ ｉ ｎ ｈ ｐ ２ ７ ２ ８ ｈ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｓ ｓｅ ｏ ｔｐ ｍｏｏ ｆｓ ｔ — ｄ ｎ ｏ ｓａ ｔｃ ｒｅ ｔｗ ｓ ｖ ｖ ｃ
中图 分 类 号 ：ＴＰ ３ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣ Ｓ ｅ ｐ ｎ ｔ ｒｓ ｂ ｉ ｉｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｌ ｓ ｄ ｔ ｎ ｒ ａ ｅｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｌ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｈ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｃ ｉｖ Ｔ ｔ ｐ ｉ ｇ ｍｏ ｏ ｕ ｄ ｖ ｓｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｍａｎ ｙ ｕ ｅ ｏ ｉｃ ｅ ｓ ｈ ｐ ｒ ｔ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｅ ｍｏ ｏ ｎ Ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｓ ｏ ａ ｔ
单片机在步进电机细分驱动系统的应用
单片机在步进电机细分驱动系统的应用单片机在步进电机细分驱动系统的应用摘要：步进电机细分驱动技术可以减小步进电机的步距角，提高电机运行的平稳性，减小或消除步进电动机的低频振荡，降低噪声，显著改善其动态性能，增加控制的灵活性等，从而满足某些高精密定位、精密加工等方面的要求。
本文主要探讨单片机在步进电机细分驱动系统中的应用。
关键词：单片机步进电机细分驱动控制细分驱动是能够有效改善步进电机上述缺陷的技术，与常规的步进电机驱动电路的主要不同在于环形分配器：对每相脉冲按照一定的要求进行细分。
目前广泛应用的以计数器和EPROM构成的细分驱动器有数据位宽的限制，当相数上升和细分数加大时，环分器的复杂性大大增加。
对于利用单片机实现细分驱动的细分驱动器，由于单片机是一种非并行执行的器件，各信一号的同步受到一定影响，而且是一种软件模式，可靠性不高，易产生失步。
步进电机的性能在很大程度上取决于所用的驱动器，改善驱动器的性能，可以显著地提高步进电机的性能。
1步进电机的细分技术步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，通俗一点讲，当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。
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。
按结构步进电机可分3种：永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）。
永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5°或15°。
反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为，但噪声和振动都很大，在发达国家早已被淘汰。
混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点，它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8°而五相步进角一般为0.72°，这种步进电机的应用最为广泛。
步进电机的步距（Zr为齿数，N为拍数），由于受制作工艺的限制齿数不能做得很多，因此步进电机的步距角就不可能很小，而带来步进时存在明显的脉振不能精密移位的问题。
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统
基于单片机的步进电机细分驱动控制系统摘要：运用自趋圆算法，通过51单片机实现对步进电机的细分控制系统设计。
关键词：细分驱动;近似函数法;单片机引言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应角位移的电机，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。
步进电机细分驱动技术是70年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动技术。
细分驱动技术的广泛应用，使得电机的相数不受步距角的限制，为产品设计带来了方便。
本文采用单片机作为控制中心设计了采用细分驱动技术的步进电机控制系统。
1.细分驱动原理与特点细分驱动的基本思想是：细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关。
可以在每次输入脉冲切换时，不是将定子绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应定子绕组电流的一部分，则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分。
这里，定子绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，定子绕组电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的步数转过一个步距角。
这种将一个步进角细分成若干步的驱动方法，即为细分驱动，又称微步驱动。
采用细分驱动技术有许多优点：（1）采用细分驱动技术后，在不改变步进电机整体结构的前提下，可以大幅度提高步进电机的分辨率。
（2）由于电机绕组中的电流变化幅度变小了，所以引起低频振荡的过冲能量降低了，即改善了低频性能，减小了开环运动的噪声，提高了运行稳定度。
（3）在数控系统中，加工误差难以提高的原因很大一部分是由于减速箱的存在，采用细分驱动技术后，可以采用步进电机直接同丝杠相连的形式，这样可以在很大程度上消除了由减速机构产生的回程误差及爬行等。
（4）采用细分驱动技术后，可以改善步进电机运行的矩频特性，控制频率也可相应提高。
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基于单片机的步进电机细分驱动控制系统
摘要：运用自趋圆算法，通过51单片机实现对步进电机的细分控制系统设计。
关键词：细分驱动;近似函数法;单片机
引言
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应角位移的电机，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。
步进电机细分驱动技术是70年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合使用性能的驱动技术。
细分驱动技术的广泛应用，使得电机的相数不受步距角的限制，为产品设计带来了方便。
本文采用单片机作为控制中心设计了采用细分驱动技术的步进电机控制系统。
1.细分驱动原理与特点
细分驱动的基本思想是：
细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的，与电机本身无关。
可以在每次输入脉冲切换时，不是将定子绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应定子绕组电流的一部分，则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分。
这里，定子绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，定子绕组电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的步数转过一个步距角。
这种将一个步进角细分成若干步的驱动方法，即为细分驱动，又称微步驱动。
采用细分驱动技术有许多优点：
（1）采用细分驱动技术后，在不改变步进电机整体结构的前提下，可以大幅度提高步进电机的分辨率。
（2）由于电机绕组中的电流变化幅度变小了，所以引起低频振荡的过冲能量降低了，即改善了低频性能，减小了开环运动的噪声，提高了运行稳定度。
（3）在数控系统中，加工误差难以提高的原因很大一部分是由于减速箱的存在，采用细分驱动技术后，可以采用步进电机直接同丝杠相连的形式，这样可
以在很大程度上消除了由减速机构产生的回程误差及爬行等。
（4）采用细分驱动技术后，可以改善步进电机运行的矩频特性，控制频率也可相应提高。
2.细分驱动数学模型的建立
本文采用的是近似函数法，也就是通过对步进电机运行特性的分析来获得近似的数学模型，建立电流数据。
距一角关系曲线如图1：{
式（4一14）就是计算圆内接正多边形的递推公式。
用上式进行计算时要注意误差的积累问题，由于每一步结果和以前一步的计算结果有关，因此也和以前各步的结果的误差有关，必须作误差分析，针对此问题的分析可转化为对初始误差的积累的估计。
将（1-1）代入（1-3）便可以得到电流矢量恒幅均匀旋转的趋圆自适应算法公式：
（1-4）
由于算法中所采用的线性加正弦规律能够最接近于步进电机的非线性特征，波形的均匀性好，从而可以实现步距角的等步距细分;并且完全能够做到实时计算，动态细分。
对于不同的电机，可以通过控制参数K2的大小从而调整线性分量与正弦分量之间的比例，通用性也比较好。
3.控制系统的实现
3.1硬件电路设计
（1）主回路部分。
驱动器的主回路采用交一直一交电压型逆变电路形式，由整流滤波电路、三相逆变电路以及混合式步进电机等组成。
整流滤波电路构成直流电压源，完成220V，50Hz交流电源到直流电源的变换”三相逆变桥电路实现从直流电到变频变压交流电的转换，为三相混合式步进电机的定子绕组提供要求的交流电流。
三相逆变电路采用双H桥驱动。
（2）控制电路部分。
单片机一路输出控制信号至逻辑控制电路用以控制H 桥驱动电路的导通与关断;另一路利用递推公式（1-4）计算出各相绕组中通过的电流值输出到D/A转换器中，由D/A转换器把数字量转换为绕组所需的相电流基准送入比较器。
电机相绕组上的实际电流经电流采样转换后亦输入比较器，若该电流小于本次细分电流要求，则由比较器输出控制信号使桥式驱动电路继续导通;若该电流已达到本次细分电流基准值，则由比较器输出控制信号使逻辑控制电路关断桥式驱动电路。
（3）开关电源。
开关电源用来给驱动器内部的控制电路提供多路电源。
3.2软件设计
控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM 存储器及可编程键盘/显示控制器Intel一8279等组成，单片机是控制系统的核心，受控步进电机的细分倍数、运行脉冲频率、正反转、运行速度、单次运行线位移以及启停等的控制既可由键盘输入，也可以通过与上位机的串行通信接口由上位机设置。
状态显示提供当前通电相、相电流大小、电机运行时间、正反转、当前运行速度、线位移及相关计数等的显示。
单片机的主要功能是输出EEPROM 中存储的细分电流控制信号进行D/A转换。
细分驱动程序中，细分电流控制信号的输出采用实时计算的方法得到，并用地址选择来实现不同通电方式下的可变步距细分，从而实时控制步进电机的转角位置。
下面列出主程序（图6）和细分控制子程序（图7）的程序框图。
4.结束语
本文采用51单片机，通过趋圆自适应算法实时控制电机的转角位置，改变了以往细分控制参数需要事先计算的方式，节省了存贮空间，并能动态的适应多级细分的情况，提供了一个切实可行的基于单片机的步进电机细分控制方案。
参考文献：
[1]田强，基于单片机的二相混合式步进电机细分控制器研究，2011.6
[2]刘宝志，步进电机的精确控制方法研究，2010.4.5
[3]邓燕妮，章烈剽，基于单片机的步进电机细分技术研究，电子科技，2007.5。