步进电机控制系统

电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度
高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制
中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机
技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制
驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
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精选课件
8
▪ 步进电机的工作原理
▪ 步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，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。
OE 驱动部分电路
LE
+5V 74LS373
U3
1 2 3 4 5 6 7
1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B
COM 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C
9 16 15 14 13 12 11 10
ULN2003A
精选课件
步进电机 28BYJ-48
+88.8
19
控制部分电路
X1：11.0592晶振 R1:1K电阻 电容c1,c2,c3
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51 开始/停止
减速
加速
正转/反转
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，
打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各
种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步
进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种
自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它
的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进
k0
k1
k2
k3
k4
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k6
k7
k8
k9
Enter
步数控制按键k1-k9 步数输入按键Enter
+5V
C1
22pF
X1
C2
22pF
RST
C3
20uF 1k
R1
11.0592MHz
精选课件
U1:AT89C51芯片
U1
19
XTAL1
18
XTAL2
9
RST
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
步进电机的控制
班级: 团队: 成员: 指导老师:
精选课件
1
▪ PCB版图(1)
精选课件
2
▪ 3D 正面PCB版图(2)
精选课件
3
▪ 3D 反面PCB版图（3）
精选课件
4
实物连接图
步进电 机 28BYJ-48
步数输入按键
精选课件
5
第一部分
步进电机的相关介绍
步进电机的简单介绍
步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，
位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相 步进电机的正反转，急停等功能。
精选课件
7
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统
设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反
复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着
单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用
越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到
精选课件
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显示电路
U2
3 4 7 8 13 14 17 18
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1 11
OE LE
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
2 5 6 9 12 15 16 19
精U选2:课7件4L373锁存器
7SEG-COM-CATHODE 显示管
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D7
Q7
1 11
10
CD-D-DA-A。。。
主要技术参数
电机型号 电压V
相数
相电阻 步距角 减速比 （欧） 度
2BBYJ4 5 8
4
300 5.625/6 1:64
4
(N=64)
起动转 矩
100P.P. S
≥300
启动频 率P.P.S
≥550
定位转 摩擦转 矩g.cm 矩g.cm
≥300
—
精选课件
噪声dB 绝缘介 电强度
精选课件
9
步进电机 28BYJ-48介绍
步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电
压为DC5V—DC12V。当对步进电机施
加一系列连续不断的控制脉冲时，它可
以连续不断地转动。每一个脉冲信号对
应步进电机的某一相或两相绕组的通电
状态改变一次，也就对应转子转过一定
的角度（一个步距角）。当通电状态的
改变完成一个循环时，转子转过一个齿 红线接电源5V，
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0 精选课件
1
0x09 14
第二部分
硬件电路原理图 的相关介绍
精选课件
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总体设计思路
状态显示电路
89C51 单片机
复位电路 键盘控制电路
电源及时钟电路
ULN2803 启动电路
步进 电机
设计思精路选课件图
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硬件电路组成
▪ 本设计的硬件电路主要由控制电路、最小 系统、驱动电路、显示电路四大部分组成。 最小系统是为了使单片机正常工作。控制 电路由开关和按键组成，由操作者根据相 应的工作需要进行操作。显示电路主要是 为了显示电机的工作状态和转速。驱动电 路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放 大，从而驱动电机转动。
它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的
可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根
据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定
了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了 基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。 控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键 盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、 驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复
距。四相步进电机可以在不同的通电方 橙色电线接P1.3口，
式下运行，常见的通电方式有单（单相 黄色电线接P1.2口，
绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。）， 双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-
粉色电线接P1.1口， 蓝色接P1.0口。
DA-AB-。。。），八拍（精A选-课A件B-B-BC-C-
≤35 600VAC 1S11
精选课件
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注：由于单片机接口信号不够大需要通过 ULN2003放大再连接到相应的电机接口 。如下：
精选课件
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橙 A P1.3 黄B P1.2 粉C P1.1 蓝D P1.0 十六制（P1
口）
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