基于单片机控制步进电机

课程设计(论文)说明书

题目：基于单片机控制步进电机

院（系）：

专业：自动化

学生姓名：**

学号：**********

指导教师：***

职称：

2017年5 月1日

本课程设计的要求是用51系列单片机对步进电机进行控制，对单片机控制步进电机系统的控制方式和软件设计进行研究，分别从速度控制，正反转进行详细的分析，步进电机是一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移。当步进驱动收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可控制角位移量，从而达到准确定位的目的。

关键字：单片机；步进电机；控制系统；

In this paper, the design used 51microcontroller series of stepper motor control SCM control of the stepper motor control system and software design of the study from the speed and direction, stepper motor electromechanical control the implementation. When stepping drivers receive a pulse signal it stepper motor driven in the direction set by a fixed rotating angular displacement, thus achieving the purpose of accurate positioning; pass control to control the pulse Frequency of motor rotation speed and acceleration so as to achieve the purpose of speed.

Key words：Single slice machine；Stepper motor；Control system

目录

引言 (1)

1设计目标 (2)

1.1设计方案意义 (2)

1.2设计功能简介 (2)

1.3 总体设计框图 (2)

2 电路实现方案及软件仿真 (3)

2.1方案选择论证 (3)

2.2 单元电路 (6)

2.2.1 驱动电路 (6)

2.2.2 液晶显示电路 (6)

2.2.3单片机控制电路 (6)

3电路板的制作及调试 (8)

3.1 电路的改进 (8)

3.1.1 液晶屏的选择 (8)

3.1.2 驱动电路的选择 (8)

3.1.3 步进电机的选择 (8)

3.2 protel原理图和pcb的印制 (9)

3.3 电路板的制作 (10)

3.4 故障分析及调试 (10)

4心得体会 (11)

参考文献 (122)

附录 (133)

第1 页共13页

引言

现在科技越来越发达，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，广泛应用于数控机床、机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。步进电机是数字控制电机，将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，非超载状态下，根据上述线性关系，再加上步进电机只有周期性误差而无累积误差，因此步进电机适用于单片机控制。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，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。因此，单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。

1设计目标

1.1设计方案意义

单片机是一种集成在电路芯片，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，广泛应用于数控机床、各种小车，机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。

步进电机是数字控制电机，将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，非超载状态下，根据上述线性关系，再加上步进电机只有周期性误差而无累积误差，因此步进电机适用于单片机控制。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，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。

这次课程设计，我运用到了我上个学期实验刚学到的单片机，设计一个单片机控制步进电机的速度和正反转，虽说功能不是很完善，但已经实现了基本的功能。正所谓学以致用，这次课程设计我的确学到了很多东西，所以我以后要多动动手，这样有助于我们学以至用。

1.2设计功能简介

（1）接通电源步进电机以自己设定的转速运行。

（2）有四个功能按键，控制步进电机加速，减速，正转，反转。

（3）液晶显示器上分别显示步进电机的运行速度和运行状态。

1.3 总体设计框图

图1.1 设计框图

2 电路实现方案及软件仿真

2.1方案选择论证

（1）ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。该芯片的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003驱动芯片价格相对与L297和L298芯片更便宜，用其实现，成本较低。

图1.2 ULN2003芯片内部结构

（2）单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

此次课程设计与我们上学期刚学完的《单片机实验》联系紧密，上学期实验课学到