基于单片机的步进电机控制系统设

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1、基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：步进电机是一种把电脉冲信号转化成转动的角度位移量或者线性位移量的高性能数字化执行元件，其屮输入的电子脉冲和步进电机转轴的转角成相应的比例，所以利用单片机能精确地控制。步进电机工作在在一般正常的额定功率情况下，步进电机的转动速度和转动停止的位置只収决于电子脉冲信号的频率大小和电子脉冲个数，却不与负载的大小以及负载的数目多少有关，广泛应用在工业系统控制、普通家用电器、数字仪表仪器以及各种各样的电子白动化控制系统屮。本论文设计是基于AT89C51单片机，单片机发出的电子脉冲信号对步进

2、电机转动角度进行控制，并通过按键实现步进电机正转、反转、加速、减速，用LED直观地显示电机转动的速度大小。最后经过PROTEUS仿真，达到基本要求。关键词:AT89C51；ULN2003；LED；步进电机。引言单片机具有很多优点，比如说芯片体积小可微型化、功耗比较低、使用比较方便和具有很强的控制力等优点，在仪器仪表中广泛应用，倘若与不同类型的控制设备相结合，可测量密度、压强、角度、长度、硕度、元素、压力等物理量。由于单片机可以看做一个微型的计算机处理系统，所以功能比起相关的电子或模拟数字电路更为强大。另外采用相关的

3、单片机可以组成各式各样的智能数字控制系统，比如说温度报警散热系统、湿度测量系统等。步进电机是一种用于开环控制的驱动可执行元件。它将电脉冲信号转换成和应的角位移或线位移，是用电脉冲信号进行控制的微电动机。步进电机可以控制做准确的转动定位，所以在电脑的外设及工业生产的自动化机具设备屮应用很普遍，例如如传统的切割机等，另外机器人的各个关节控制也人量的使用步进电机。近些年来，由于步进电机的控制精度不断提高，越来越多有较高控制精度要求的系统也开始采用步进电机。对于小功率步进电机，一般采用单片机与专用步进电机驱动器联合工作的方

4、式，单片机产生脉冲，控制停启、正反转，变速等，专用步进电机驱动器则进行脉冲环形分配及功率驱动。步进电动机突岀的优点是它可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可，步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可获得所需速度因此在众多领域有着极其广泛的应用。研制一种高性价比步进电机驱动器及其控制系统具有重要的意义。本次毕业设计选用的

5、步进电机是两相步进电机，通过软件和硕件的结合，使用按键控制步进电机的复位、正转、反转、加速、减速功能，并且将步进电机所处的状态用相应的发光二极管显示。主要通过三大块来设计，包括驱动电路的设计、状态显示部分和按键部分的设计，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而控制转动的角度；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的加速度，从而达到调速的目的。一、本论概述1•目标选题的现状背景1.1•课题的背景步进电机是自动控制系统屮常用的驱动执行部件。步进电机的输入信号为脉冲电流，它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位

6、移，因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。由于步进电机能够肓:接接受数字信号，而不需数/模转换，所以使用微机控制步进电机显得非常方便。步进电机有以下优点：(1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制；(2)位置误差不会积累；(3)与数组设备兼容，能够育接接收数字信号；(4)可以快速启停。步进电机的品种规格很多，按照它们的结构和工作原理可以划分为磁阻式(也称反应式或变磁阻式)电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。步进电机不需位移传感器就可精确定位，所以在精确定位系统中应用广泛。目前打字机、计算机

7、外部设备、数控机床、传真机等设备都使用了步进电机。随着电子计算机技术的发展，步进电机必将发挥它的控制方便、控制准确的特点，在工业控制等领域取得更为广泛的应用。1.2选题的意义和目的步进电机是用脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成和相应的角位移或线位移的为电动机，他突岀的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速启停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的

8、需求量与H俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。1.3课题的内容和具体要求131本论文所选的步进电机是四相八拍步进电机，采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动辭接受到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲