at89c51单片机控制步进电机

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1、摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，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。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

2、中断，以实现步进电机在某段吋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很大的提高。人们用它来驱动吋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--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。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精

3、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。关键词:步进电机;单片机;精度高;体积小；控制方便。目录设计要求21.1设计要求21.2验收标准2步进电机原理及硬件和软件设计22.1步进电机工作方式22.2总体设计方框图52.3设计原理分析62.3.1元器件介绍:步进电机62.3.2方案论证72.3.3硬件设计82.3.4元件清单122.3.5软件设计13总结19致谢19参考文献20附录21设计要

4、求1.1设计要求（1）最小系统：选择AT89C51单片机为核心元件构成系统。有时钟产生电路和复位电路。（2）控制电路：由开关和按键组成，由操作者根据相应的工作需耍进行操作。（3）显示电路：显示电机的工作状态和转速。（4）驱动部分：对单片机输出的脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动.（5）主要功能：实现步进电机的正反转，加速、减速；显示电机转速（转速级别）和工作状态（正转、反转、不转）。1.2验收标准（1）按照设计要求，画出系统硬件电路组成框图，电路组成原理图，PCB图，并在现有的单片机实验系统上完成硬件电路接线。（2）完成本题程序设计

5、，提交流程图和程序清单。（3）完成硬件与软件联合调试，实现单片机控制步进电机的功能。（4）提交课程设计报告。步进电机原理及硬件和软件设计2.1步进电机工作方式由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，它不能直接接到交直流电源上，而必须使用专业设备一一步进电机控制驱动器，典型步进电机控制系统如图1所示：控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号，它为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端，以驱动

6、步进电机的转动，环形分配器主要有两大类：一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能，通常称软环形分配器。另一类是用便件构成的环形分配器，通常称便环形分配器。功率放大器主要对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电机的目的，步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制两个方面。从结构上看，步进电机分为三相单三扌白、三相双三拍和三相六拍3种，其基本原理如下：(1)换相顺序的控制通电换相这一过程称为脉冲分配。例如，三相步进电机在单三扌白的工作方式下，其各相通电顺序为A->B->C->A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别

7、控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电顺序为AB->BC->CA->AB,三相六拍的通电顺序为A->AB->B->BC->C->CA->Ao(2)步进电机的换向控制如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍，即A->AB->B->BC->C->CA->Ao如果按反序通电换相，即A->AC->C->CB->B->BA->A,则电机就反转。其他方式情况类似。(3)步进电机的速度控制如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整送给步进电

8、机的脉冲频率，就可以对步进电机进行调试。(4)步进电机的起停控制步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感。为了使电机转动平滑，减小振动，可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，跳过电机运行的平稳