步进电机控制器设计

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题目：基于A VR单片机的

步进电机控制器设计

年级： 2005级

专业：机电一体化技术

姓名：杨明

学号： 20056427

指导教师：王世刚

日期：

黑龙江大学职业技术学院制

摘要

介绍了步进电动机的发展史,及国内的现状和步进电动机未来的应用前景。并且阐述了步进电动机转速、角度、转矩的控制原理。本文阐述了一种步进电机控制器的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。实现了对步进电动机转速、角度的控制，并完成了实物的制作。这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对控制器的设计。

关键词

AVR单片机；步进电动机；控制器。

Abstract

Introduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application foreground.And elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control principle.This text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram and PCB plank diagram, composed a procedure source a code.Realization to step enter the electric motor turn soon, angle of control, and completion real object of creation.This period main usage the protel 99 se the software draw principle diagram and make plank, usage proteus 7.1 softwares carry on an imitate of procedure code true with the theories of the function verification.The end experiment certificate procedure a code through an adjust of hardware of actual function, completion design controller.

Key words

A VR MCU; Stepper Motor;Controller.

目录

摘要 (Ⅰ)

第一章、引言 (1)

1.1直流电机发展史 (1)

1.2直流电机分类 (6)

1.3直流电机应用的前景 (1)

第二章、直流电机控制系统 (2)

2.1直流电机控制系统 (2)

2.2控制单元 (2)

2.3驱动电路 (2)

2.4通信端口 (3)

2.5其它 (3)

第三章、AT89C52单片机 (4)

3.1 AT89C52主要功能 (4)

3.2 AT89C52引脚功能 (4)

第四章、控制器电路图 (6)

第五章、步进电动机原理与控制 (8)

5.1步进电动机的结构 (8)

5.2步进电动机的控制原理 (8)

5.3 L298 (8)

5.3.1 L298芯片简介 (9)

5.3.2 L298步进电机控制 (9)

5.3.3控制机制 (10)

第六章、程序代码 (11)

第七章、结构图 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录 (34)

第一章、引言

1.1步进电机发展史

步进电机又称电动机或阶跃电动机，国外一般称为 Step motor或Stepping motor 等。步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用，其原始模型起源于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电动。此后，在电话自动交换机中广泛使用了步进电动机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中广泛使用。

20世纪60年代后期，随着永磁性材料的发展，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。在近30年间，步进电动机迅速地发展并成熟起来。从发展趋向来讲，步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机，以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。

1.2我国步进电机发展

我国步进电动机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三相反应式步进电动机为主。70年代初期，步进电动机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电动机本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。自80年代中期以来，由于对步进电动机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电动机及驱动器作为产品广泛利用。

1．3步进电机的应用前景

目前，随着电子技术、控制技术以及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。步进电机必然会成为机电一体化元件组件的必然趋势。由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在数控系统、自动生产线、自动化仪表、绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用，为步进电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性。市场上有很多现成的步进电机控制机构，但价格都偏高。应用SGS公司推出的L297和L298两芯片可方便的组成步进电机驱动器，并结合Atmega16L单片机可以构成很好的步进电机控制系统。