步进电机控制系统的设计（程序仿真+电路图+任务书+说明书）

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1、步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，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，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。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，电机的转速、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，即给电机加一个脉冲信号，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的非常的简单。广泛应用于自动控制和精密机械等领域，尤其在需耍精确定位时应用得更为广泛。本控制系统是采用单片机提供

2、电脉冲信号通过驱动电路放大信号后，驱动步进电机转动。通过软硬件结合使得步进电机可实现匀速运转、加速运转、减速运转、正反转切换等功能。本系统硬件主要由最小应用系统、键盘控制电路和功能电路组成。其中单片机采用AT89C51驱动，通过由ULN2003芯片组成的放大电路，驱使四相八拍步进电机35BYJ46型。关键词：AT89C51单片机；步进电机；ULN2003；目录摘要1绪论1第1章硬件系统设计21.1最小应用系统设计21.1.1AT89C51单片机21.1.2时钟电路41.1.3复位电路51.2功能电路设计51.2.1键盘控制电路51.2.2步进电机电路61.2・3ULN2003电路7

3、1.3系统工作原理8第2章软件设计102・1步进电机——四相八拍工作方式102.1.1四相八拍工作方式102.1.2步进电机转向控制112.2步进电机控制系统工作流程112.3系统流程图13总结13参考文献14附录16附录1整机电路图16附录2源程序17随着经济建设和城市的迅速发展，步进电机控制系统在工业过程控制中得到了广泛的应用，尤其在需要精确定位场合中应用得更为广泛。步进电机是一种将电脉冲转换成相应角位移或线位移的电磁机械装置，也是一种把输出机械位移增量和输入数字脉冲对应的驱动器件。步进电机具有快速启停能力，只要电机的负荷不超过它所能提供的动态转矩，就能通过输入脉冲来控制它在一

4、瞬间启动和停止。步进电机控制系统是采用单片机提供电脉冲信号通过驱动电路放大信号后，驱动步进电机转动。使电机能实现正向或反向运转，电机能加速运转、减速运转，并能按给定速度匀速运转。系统设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括最小应用系统、I/O接口电路和功能电路的设计。软件设计包括流程图设计和程序设计。程序主要包括步进电机正向、逆向控制程序，加速、减速控制程序，按给定速度匀速运转程序，延时程序。在本控制系统中，单片机釆用AT89C51芯片，步进电机为35BYJ46型。通过软硬件结合使得步进电机可实现按给定速度匀速运转、加速运转、减速运转、正反转切换等功能，可通过键盘选择步进电机的

5、转速、方向，同时还考虑了系统的抗干扰技术。步进电机的步距角和转速只和输入的脉冲频率有关，与环境温度、气压、冲击和振动无关，也不受电网电压的波动和负载变化的影响，它每转一周都有固定的步数，步进精确和步距误差不会长期积累。步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度的控制，因此，作为控制执行部件，步进电机在需要精确定位场合应用广泛。第1章硬件系统设计仁1最小应用系统设计单片机的最小应用系统是指能够维持单片机运行的最简单的配置系统，如图1-1所示。最小应用系统主要由AT89C51单片机、时钟电路和复位电路组成。>XTAL1XTA12POIYAraP口.VAD1PC]2iM/2poarAca

6、PD.^ADiPC]3X05PDJ&ADGPD.T/AD?ALE0PZITASpz.v/ePZ^AfJP2J^A11P2.4^A1ZP2S*AGPZj&AUPZ.7/A15P1JDP3IYRXDP1.1P12pa^nnnP1JP^aUTTP1.4P3.4HOP1SP3ST1P1J6P3J&CTRP1.7P3.7/KFR8TwllsMZFgp一MMIZ3FSFF>一I•IDFRirRirn一图1-1AT89C51最小应用系统1・1・1AT89C51单片机AT89C51单片机是片内无程序存储器的单片机。在其扩展片外程序存储器时，由于P0口是数据线、地址线分时复用的，故P0口输出的低8位

7、必须经地址锁存器进行锁存，提供地址总线的低8位A0〜A7。由于P2口一直提供高8位地址，故不需要外加地址锁存器，直接提供地址总线的高8位A8〜A15。在本系统设计屮，由于扩展的是EPR0M2716芯片，故P2口直接提供地址总线的高3位。ALE用于锁存P0口输出的低8位地址的控制线。PSEN用于片外程序存储器的读控制。AT89C51是40引脚双列直插式封装的集成电路芯片，基引脚排列如图1-2所示。4个并行口共有32根引脚，可以分别作地址线、数据线和I/O线；2根电源线；