基于单片机的步进电机控制设计毕业论文
基于单片机的步进电机控制设计毕业论文摘要：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，广泛应用在各种自动化控制系统。本设计以
AT89C51单片机为核心，对步进电机进行控制，通过按键实现步进电机正转、反转、加速、减速，并使用LED显示电机速度。经过PROTEUS仿真和硬件焊接，结果表明，系统实现了要求。该电路简单，可靠性强，运行稳定。关键词：AT89C51；ULN2003；LED；步进电机
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗
大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用
单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控
制技术，是传统控制技术的一次革命[2]。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着工业自
动化的发展，步进电机的应用也越来越广泛，广泛应用在各种自动化控制
系统中。步进电机是一种用于开环控制的驱动元件。它是用电脉冲信号进
行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机。步进电
机作为电机的一种，可以靠开路控制做精确的定位，因此普遍应用于电脑
的外设及工业生产的自动化机具设备中，如NC车床、切割机，此外机器
人的各个关节控制也大量的使用步进电机。
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。
步进电动机突出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[3]。
本次毕业设计选用的步进电机是两相步进电机，通过软件和硬件的结合，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。
本次论文分为六章，第一章是选题背景，主要探讨了课题背景、目的和课题研究内容；第二章是方案论证，探讨了器件的选择和方案的确定；第三章是设计的过程，说明了硬件和软件设计的设计过程；第四章是系统的实现，阐述了实验的结果；第五章是总结和展望。通过五章的描述，详细介绍了此次毕业设计的内容、方法、以及设计中遇到的问题和解决问题的途径，得出满意的结果。
1、选题背景
1.1、课题背景
步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。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。由于步进电机能够直接接受数字信号,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,能够直接接收数字信号;(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、研究的目的和意义1.
2.1、研究的目的
综合运用所学的《单片机原理与应用》理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计单片机应用系统的能力，以单片机为核心设计一个步进电机控制系统，要求能够
通过键盘设置步进电机的转向和转速，并在LED显示器上显示步进电机转速或工作状态。在设计的过程中，熟悉并掌握单片机的结构和使用方法，了解步进电机的内部结构以及工作过程，将二者有机地结合起来，实现要求的结果，锻炼自己的软件编程和硬件焊接的能力。
1.2.2、研究的意义
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，他突出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，步进电动机的需求量与日俱增，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、课题研究的内容
本论文所选的步进电机是两相五线步进电机，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。当步进驱动器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
过控制脉冲个数来控制角位移量，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。本次毕业设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的，并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转、加减速，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差的特点，广泛应用于宏开环控制。
2、方案论证
2.1、单片机的介绍2.1.1、单片机的概述
单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU），它的出现是计算机发展史上的一个重要里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一、经过20多年的推广与发展，51系列单片机
51单片机毕业论文
基于MCS-51单片机的 步进电机系统 摘要 本文通过MCS-C51单片机对步进电机进行控制，主要介绍了步进电机控制系统，驱动电路和LED显示电路的设计，包括硬件系统设计和系统软件设计，来实现步进电机的控制，系统为一自动控制系统，通过按键向单片机输送控制信号，控制步进电机的转速和正反转，在步进电机控制系统的设计中，重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制，该系统具有成本低，控制方便的特点。采用MCS-C51单片机指令系统进行编程来实现软件部分测试，系统能实现上述功能。 关键词：MCS-C51 步进电机控制系统 Abstract In this paper, MCS-51 microcontroller to control the stepper motor, stepper motor control are introduced system, drive circuit and LED display circuit design, including hardware, system design and system software design, to achieve the stepper motor control system an automatic control system, key to the microcontroller through the delivery control signal to control the stepper motor speed and reversing, the stepper motor control system design, focuses on the pulse generator circuit and the speed control, the system is low cost and convenient control features. With MCS-C51 microcontroller instruction to implement software programming some of the test, the system can achieve these functions. Keywords: MCS-51 Stepping Motor Control system
基于单片机步进电机控制系统设计毕业设计开题报告
邮电与信息工程学院毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：李XX 学号：0841020000 专业：机械设计制造及其自动化 设计(论文)题目：基于单片机的步进电机 控制系统的设计 指导教师: 章XX 2012 年 3 月 1 日
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述 文献综述 一．步进电机控制系统研究背景 步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。因此非常适合单片机控制。步进电机作为控制执行元件，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和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。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。 以前的步进电机控制系统采用分立元件的控制回路，或者集成电路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路，不利于系统的改进升级。基于微型单片机的控制系统则通过软件来控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机己经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展要求。 二．国内外研究步进电机控制系统概况 我国数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电机控制系统，为了适应一些领域中高精度定位和运行平稳性的要求，我国改革开放初期研究步进电机细分驱动技术，细分驱动是指在每次脉冲切换时，不是将绕组的全部电流通入或切除，而是只改变相应绕组中电流的一部分，电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分。细分包括振荡器、环行分配器控制的细分驱动。另外还有基于单片机斩波恒流驱动、基于单片机的直流电压驱动三种常见驱动方式，除上述三种步进电机的驱动方案之外，目前报道的驱动方案还有根据汇编语言或C语言进行软件开发，通过串行或并行通行的方式实现
基于单片机的步进电机控制器 毕业设计论文
基于单片机的步进电机控制器毕业设计论文 目录 第1章绪论 (3) 1.1引言 (3) 1.2步进电机常见的控制方案与驱动技术简介 (5) 1.2.1常见的步进电机控制方案 (5) 1.2.2步进电机驱动技术 (7) 1.3本文研究的内容 (9) 第2章步进电机概述 (10) 2.1步进电机的分类 (10) 2.2步进电机的工作原理 (11) 2.2.1结构及基本原理 (11) 2.2.2两相电机的步进顺序 (11) 2.3 步进电机的工作特点 (14) 2.4本章小结 (16) 第3章系统的硬件设计 (17) 3.1系统设计方案 (17) 3.1.1系统的方案简述与设计要求 (17) 3.1.2系统的组成及其对应功能简述 (17) 3.2单片机最小系统 (19) 1
3.2.1AT89S51简介 (19) 3.2.2单片机最小系统设计 (24) 3.2.3单片机端口分配及功能 (25) 3.3串口通信模块 (25) 3.4数码管显示电路设计 (26) 3.4.1共阳数码管简介 (26) 3.4.2共阳数码管电路图 (27) 3.5电机驱动模块设计 (28) 3.5.1L298简介 (28) 3.5.2电机驱动电路设计 (29) 3.6驱动电流检测模块设计 (31) 3.6.1OP07芯片简介 (31) 3.6.2ADC0804芯片简介 (33) 3.6.3电流检测模块电路图 (36) 3.7独立按键电路设计 (37) 3.8本章小结 (37) 第4章系统的软件实现 (38) 4.1系统软件主流程图 (38) 4.2系统初始化流程图 (39) 4.3按键子程序 (40) 结论 (44) 2
基于51单片机的步进电机控制系统设计
基于51单片机的步进电机控制系统设计步进电机是一种特殊的直流电动机，具有定角度、定位置、高精度等特点，在许多领域得到广泛应用，如机械装置、仪器设备、医疗设备等。本文将基于51单片机设计一个步进电机控制系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。 一、硬件设计 步进电机控制系统的硬件设计主要包括51单片机、外部电源、步进电机驱动模块、以及其他辅助电路。 1.51单片机选择 由于步进电机控制需要执行复杂的算法和时序控制，所以需要一个性能较高的单片机。本设计选择51单片机作为主控芯片，因为51单片机具有丰富的外设接口、强大的计算能力和丰富的资源。 2.外部电源 步进电机需要较高的电流供给，因此外部电源选择稳定的直流电源，能够提供足够的电流供电。电源电压和电流的大小需要根据具体的步进电机来确定。 3.步进电机驱动模块 步进电机驱动模块是连接步进电机和51单片机的关键部分，它负责将51单片机输出的脉冲信号转化为对步进电机的驱动信号，控制步进电机准确转动。常用的步进电机驱动芯片有L297、ULN2003等。 4.其他辅助电路
为了保证步进电机控制系统的稳定运行，还需要一些辅助电路，如限流电路、电源滤波电路、保护电路等。这些电路的设计需要根据具体的应用来确定。 二、软件设计 1.系统初始化 系统初始化主要包括对51单片机进行外部中断、定时器、串口和IO 口等初始化设置。根据实际需求还可以进行其他模块的初始化设置。 2.步进电机驱动程序 步进电机的驱动程序主要通过脉冲信号来控制电机的转动。脉冲信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和运行方向。脉冲信号可以通过定时器产生，也可以通过外部中断产生。 3.运动控制算法 步进电机的运动控制可以采用开环控制或闭环控制。开环控制简单，但无法保证运动的准确性和稳定性；闭环控制通过对电机转动的反馈信号进行处理来调整脉冲信号的生成，从而实现精确的运动控制。 4.其他功能设计 根据具体的应用需求，可以加入其他功能设计，如速度控制、位置控制、加速度控制等。这些功能设计需要根据具体系统的要求进行。 总结
本科毕业设计基于单片机的步进电机运动方式控制(电路图可画,程序可用,proteus仿真)
摘要 随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电动机由于其将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，最突出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，又非常可行。因此，随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，并且在打印机、手工业自动控制、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、数控机床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。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。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（即步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您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。 本设计基于Proteus 设计环境，运用了AT89C51芯片、数码管显示电路和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、按钮、指示灯等辅助硬件电路，设计了步进电机正反转及调速系统。绘制软件流程图，进行了软件设计并编写了源程序，最后对软硬件系统进行联合调试。该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能，还可以对步进电机进行两档调速。 关键词：步进电机，时序控制，正反转，调速
Abstract With the development of digital technology, digital control technology has been applied widely and deeply. Stepping motor because of its micro motor electric pulse signal into corresponding angular displacement or linear displacement, its most prominent advantage is that by changing the pulse frequency in a wide frequency range to achieve speed, quick start and stop, positive control and braking, and the composition of the open-loop system is simple, cheap, and very practical. Therefore, with the development of microelectronics and computer technology, the demand of stepping motor grow with each passing day, and in the printer, the handicraft industry automatic control, combined machine tool, robot, computer peripheral equipment, camera, has an extremely wide range of applications in many fields, projector, digital camera, CNC machine tools and other office automation equipment and various control device. Stepping motor is a kind of electrical pulses into angular displacement of the implementing agencies, its working principle is the use of electronic circuit, the power supply will be a DC component, phase sequence control current, the current in the motor power supply for the step, step motor to work properly, power driver for step motor time-sharing, multi-phase sequential controller. Popular point of view: when stepping drive receives a pulse signal, it drives stepper motor rotate in the direction set by a fixed angle (i.e. step angle). You can number of pulses to control the angular displacement of the control, so as to achieve the purpose of accurate positioning; at the same time, you can control the pulse frequency to control motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed. The Proteus design environment based on AT89C51 chip, use, digital tube display circuit and stepper motor and 7 small power drive chip ULN2003A, buttons, lights and other auxiliary hardware circuit, the design of the stepper motor positive inversion and speed regulation system. Draw the flow chart of the software, the software design and program the source program, the joint debugging of hardware and software system. Positive inversion and speed control system of the stepping motor is reversing the stepper motor control function, but also on the stepper motor two stall speed. Key words：Stepper motor, timing control, reverse, speed
基于单片机的步进电机控制系统的设计【文献综述】
毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 基于单片机的步进电机控制系统的设计 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动控制系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 传统的步进电机控制方法是由触发器产生控制脉冲来进行控制的，当步进电机参数发生变化时，需要重新进行控制器的设计。而且，传统的触发器构成的控制系统，控制电路复杂、控制精度低、生产成本高。以微电子芯片为控制核心，以电力电子功率变换器为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的控制系统，能通过控制电机转速或转矩进而控制生产机械或运动部件按照人们所希望的规律运动。克服了传统控制器的缺点，满足工业生产新的控制要求，体现了更大的优越性,因此广泛应用于数字控制系统中。如今各领域步进电机无处不在，高精度，实时监控的步进电机控制系统具有重要意义和实用价值。 单片机是单片微型计算机的简称，是微型计算机的一个重要分支。单片机由单块集成电路芯片构成，内部含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU、存贮器和I/O接口电路等。单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要特点如下：（1）有优异的性能价格比。（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。（3）控制功能强。（4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。（5）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：（1）.单片机在智能仪表中的应用。单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。（2）单片机在实时控制中的应用。单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。（3）单片机在分布式多机系统中的应用。在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和
基于单片机的步进电机控制系统设计
毕业设计 姓名： 学号: 班级： 专业： 指导老师：
序言 基于单片机的步进电机控制系统设计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。它是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出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，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。 本次毕业设计选用的步进电机是四相步进电机，通过软件和硬件的结合实现步进电机的启停、正转、反转、加速、减速功能，并且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是设计。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而精确地控制转动角度；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的角度和加速度，从而达到调速的目的。 本次论文分为六章，序言简要介绍了此次设计中有关步进电机及其驱动器的相关概念。第1章是绪论，主要探讨了步进电机的研究背景和本论文的主要研究内容；第2章步进电机与单片机的原理；第3章系统整体硬件结构；第4章系统的软件设计；第5章系统的调试与检测；最后是参考文献。
目录 序言***************************************** 第一章绪论********************************* 1. 课题研究的目的和意义***************** 2. 国内外研究概况*********************** 3. 论文的主要研究内容******************* 第二章步进电机与单片机简介***************** 1. 步进电机介绍************************ 1.1 步进电机概述****************** 1.2 步进电机的工作原理************* 1.3步进电机的分类与选择************ 2. 步进电机驱动系统介绍***************** 2.1 步进电机驱动系统简介*********** 2.2 步进电机绕组的电气特性********* 3. 单片机原理*************************** 3.1单片机原理概述***************** 3.2单片机的应用系统*************** 3.3 AT89C51简介****************** 第三章系统整体硬件结构设计*************** 3.1 系统整图*************************** 3.2 电源部分*************************** 3.3 按键部分***************************
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计
毕业设计论文基于单片机的步进电机控制器的设计 摘要：本论文针对步进电机控制系统的需求，提出了一种基于单片机 的步进电机控制器的设计方案。该方案在硬件设计上选用了适用于步进电 机驱动的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。在软件设 计上，通过单片机编程实现步进电机的运动控制，包括步进角度、转速以 及方向等参数的调节和控制。通过测试实验证明，该设计方案能够有效地 实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。 关键词：单片机；步进电机；控制器；硬件设计；软件设计；运动控 制 第一章引言 1.1研究背景 目前，步进电机作为一种常用的电机类型，在自动控制领域和精密仪 器中得到了广泛应用。步进电机具有结构简单、运行平稳、精度高等优点，因此在许多行业中被广泛采用。为了实现步进电机的精确控制，需要一种 高效、稳定的步进电机控制器。 1.2研究目的 本论文的主要目的是设计一种基于单片机的步进电机控制器，通过硬 件和软件的完美结合，实现对步进电机的精确控制。同时，通过测试和分析，验证该控制器的有效性和可靠性。 第二章方案设计 2.1硬件设计
在硬件设计方面，本文选用了适用于步进电机驱动的控制芯片，并通 过电路连接实现电机控制信号的输出。通过调节电源、电阻和电容等元件，实现对步进电机驱动电压和电流的调节，以满足步进电机运行的需求。 2.2软件设计 在软件设计方面，本文采用单片机进行编程，实现对步进电机的运动 控制。通过编写程序，实现对步进角度、转速以及方向等参数的调节和控制。通过采集和处理步进电机的反馈信号，实现闭环控制，提高步进电机 的运动精度和稳定性。 第三章实验与结果 通过搭建实验系统，并进行测试和分析，验证了本文设计的基于单片 机的步进电机控制器的有效性和可靠性。实验结果表明，该控制器能够实 现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。 第四章论文总结 本论文设计了一种基于单片机的步进电机控制器，并通过实验验证了 该控制器的有效性和可靠性。该控制器在硬件设计上选用适用于步进电机 的控制芯片，并通过电路连接实现电机控制信号的输出。在软件设计方面，通过单片机编程实现步进电机的运动控制。通过测试实验证明，该设计方 案能够有效地实现步进电机的精确控制，具有较好的稳定性和可靠性。
基于单片机控制的步进电机的毕业论文课程设计【呕心沥血整理版】
第一章前言 1。1步进电机简介 步进电机最早是在1920年由英国人所开发.1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中.在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多.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变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度.步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向.在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制.步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点,因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机.传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用.步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%）的
基于单片机的步进电机伺服控制器的设计
基于单片机的步进电机伺服控制器的设计步进电机伺服控制器是一种广泛应用于自动化领域的控制设备，可以 实现对步进电机的精确控制和定位。本文将基于单片机设计一种步进电机 伺服控制器，并参考相关论文进行实现。以下是对该控制器设计的详细说明。 首先，在步进电机伺服控制器的设计中，单片机被选为控制核心。单 片机具有强大的计算和控制能力，可以满足步进电机的控制需求。在选择 单片机的型号时，需要考虑其计算速度、IO口数量和ADC/DAC接口等因素，并确保能够满足步进电机的控制要求。 其次，在步进电机伺服控制器的设计中，需要确定步进电机的驱动方式。传统的步进电机控制方式有全步进和半步进两种，全步进方式简单直接，但定位精度较低；而半步进方式可以提高定位精度，但控制复杂度也 相应增加。根据具体应用需求，选择合适的驱动方式。 然后，在步进电机伺服控制器的设计中，需要实现步进电机的位置控 制和速度控制。位置控制是指由控制器精确控制步进电机的位置，并使其 到达目标位置。速度控制是指控制步进电机的转速，使其达到设定的速度值。为了实现这两种控制，可以使用PID控制算法或者其他控制算法，根 据步进电机的位置和速度反馈信号进行控制计算，并输出适当的驱动信号。 此外，在步进电机伺服控制器的设计中，还可以考虑加入其他功能， 如故障保护、通信接口等。故障保护功能可以实现对步进电机的过流、过 热等故障情况的检测和保护，以保证步进电机的安全运行。通信接口可以 通过串口或者其他方式与上位机或其他设备进行通信，实现控制器的远程 监测和控制。
最后，在步进电机伺服控制器的设计中，需要进行系统测试和性能评估。通过合理的实验设计和测试方法，对步进电机伺服控制器的位置控制 精度、速度控制精度、响应速度等指标进行评估，并根据测试结果对控制 器的设计进行优化和改进。 综上所述，基于单片机的步进电机伺服控制器的设计需要考虑单片机 的选择、驱动方式的确定、位置控制和速度控制的实现、其他功能的加入、系统测试和性能评估等方面。参考相关论文可以为设计提供更多的指导和 借鉴，以实现一个功能完善、性能稳定的步进电机伺服控制器。
基于单片机的步进电机控制系统设计方案
基于单片机的步进电机控制系统设计方案 第1章绪论 1.1引言 随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。如CPU的运算位数从4位、8位……到32位机的发展，运算速度从8 MHz、32 MHz……到1.6 GHz。可以说是日新月异的发展着。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。由此可以认识到，单片机在工业领域运用中，对工业发展、提高工业生产力等有重大意义。因此，掌握好单片机的应用，对以后的生产生活有很强的指导意义。科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了巨大的精力，繁多的元器件增加了成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使以前的电路简单很多。由此可见掌握了单片机技术后,不管今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 1.2国外设计现状 1.2.1国外发展回顾及产生背景 如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段： （1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS –48为代表。MCS –48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”
基于51系列单片机控制步进电机调速闭环系统设计毕业设计论文word格式
摘要：步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。由于其精确性以及其良好的性能在实际当中得到了广泛的应用。本文介绍了以51系列单片机AT89S52为控制核心所设计的步进电机（型号42BYG016）控制系统，从系统的硬件电路以及软件的设计方面实现了对步进电机的控制。并且由传感器EE-EX672采集转速数据进而进行关于速度的闭环控制，经过实际应用电路证明，该仿真控制系统的随动性能好，抗干扰能力强，稳定性好。 关键词：单片机、步进电机、光电开关、PID算法、闭环控制 一、步进电机 1.1 步进电机的工作原理 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。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。 1.2 步进电机的特点 本实验所用的步进电机为感应子式步进电机（型号为42BYG016）。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相八拍运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相 八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相 电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。（本实验采用两相四拍） 1.3 步进电机的静态指标 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 1.4 步进电机的动态指标 1）步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差
基于单片机的步进电机控制系统毕业设计论文
基于单片机的步进电机控制系统 摘要 步进电机是一种通过电磁脉冲信号控制相绕组电流实现定角转动的机电元件，其有易于开环精确控制、无累积误差等特点，在各个领域中获得了广泛的应用。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 目前步进电机控制技术已经比较成熟，在高校教学中也越来越得到重视。有感于目前高校步进电机实验系统通常过于复杂昂贵，很难有效地使学生了解步进电机的控制方法并且亲自动手完成实验，因此本文研究的内容就是一套硬件系统比较简单、经济，但功能齐全、适应性强、操作方便，能够把数字电路、模拟电路、单片机技术、电机控制技术结合起来的步进电机教学实验系统。本文首先描述了步进电机的发展应用情况，以及常见的控制方式。然后以单片机为主控制器设计了一整套的控制方案，以及完整的程序流程以及设计。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 关键词：步进电机单片机教学平台控制方式
The Stepping Motor Control System Based on SCM Abstract: Stepping motor is a kind of component using electric pulse signal to control winding elements to realize angular displacement. It is easy to realize accurate control, no accumulated error an so on. Thus, it is got extensive application. 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Stepper motor control technology has now more mature.And it more and more taken seriously in teaching in college. Feeling the stepper motor test system in college are usually too expensive and complicated. It is difficult to make students understand the principle of stepper motor and fulfill the experiment. Therefore, the contents of this paper is design a simple step motor control system, which has complete function, strong adaptability, easy to operate, high dependability, missing electronic technique, SCM technique and motor control technique. This paper describes the stepper motor application development, and common control first. Then, using SCM as a main controller to put forward the whole system, and the complete process flow and design. 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Key words: Stepping Motor,SCM, Education Platform, Control 摄尔霁毙攬砖卤庑。彈贸
基于单片机步进电机的设计与仿真毕业设计文献综述
本科生毕业设计（文献综述） 题目：步进电机旳设计与仿真 姓名： 学号： 系别：电气工程 专业：电气工程及其自动化 年级： 指导教师：
步进电机控制器旳设计与仿真 ——文献综述 一选题旳背景与意义 步进电机作为一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移旳机电元件,它可以在不波及伺服系统复杂反馈环路旳状况下实现良好旳定位精度,并且具有性价比高、易于控制及无合计误差等长处,在民用、工用旳经济型数控开环定位系统中获得了广泛旳应用,且具有较高旳实用价值。步进电动机与一般电动机不一样。它旳角位移量或者直线位移量正比于电脉冲数,而其线速度或者转速则正比于脉冲频率。并且,在负载能力变化范围内,不会因电源电压、负载、环境条件旳波动而变化[5]。此外,步进电动机还可以在较宽旳范围内,通过变化脉冲频率来调速;可以迅速起动、制动和正反转;并且步进电动机尚有一定旳自锁功能。 由于步进电动机具有上述特点,因此由它和驱动控制器构成旳开环数控系统,既具有较高旳控制精度,良好旳控制性能,又能稳定可靠旳工作。这些长处使得步进电动机在庞大旳电机家族中占有不可替代旳位置。而混合式步进电动机旳设计措施使得它就像是反应式和永磁式步进电动机旳结合,可以像反应式同样旳小步距,也具有永磁式控制功率小、绕组电感较小旳特点。 目前广为使用旳是两相混合式步进电动机,它旳经典构造是定子8个极,转子齿数为50个,步距角为1.8度，它是上世纪60年代旳美国专利,70年代初因应用于计算机外设,且专利保护旳取消而迅速发展，不过它存在着两个明显旳固有缺陷,一种是步距角较大,使得低速转动时有较严重旳振动和噪声,另一种是当频率突变过大时轻易堵转、丢步或者过冲,这两个缺陷对定位系统旳精度会产生
基于单片机的步进电机控制系统研究报告
基于单片机的步进电机控制系统研究 Summary：步进电机能够将电脉冲信号转变为角位移，或者可以转变为线位移。通过有效控制电机线圈上已有的电脉冲，主要是电脉冲的顺序、数量、频率，能够实现步进电机转向与速度的控制。更为有利的是，当前所使用的步进电机配备了越来越先进的齿轮箱装置或直线运动执行机构，对于一些较为复杂和充满难度的线形运动要求均可以实现。也正是基于步进电机这些特点与优势，各种类型的开环控制均广泛应用着步进电机，这对于步进电机的蓬勃发展有十分大的裨益。单片机在步进电机的应用中发挥着重要作用，多是作为核心处理器加以使用，直接影响着步进电机的功能发挥，所以步进电机控制系统设计必须始终基于单片机。基于此，本篇文章对单片机的步进电机控制系统进行研究，以供参考。 Keys：单片机；步进电机；控制系统 引言 步进电机的控制方法有很多，高精度的位置控制常采用全闭环控制，然而全闭环的位置控制不仅需要高精度的位置检测装置，而且控制系统结构包含非线性
环节导致控制系统模型复杂化，影响系统的稳定性和快速性。相机镜头大多采用封闭式机械结构，对焦过程中不容易受到干扰，适合开环控制。随着细分驱动技术的发展，电机输出跟踪输入的同步能力不断提高，再通过合适的加减速曲线算法优化，可以有效避免失步、振动等现象。典型的开环速度控制曲线有：梯形曲线、S型曲线、指数型曲线、抛物线等。文献中提出了一种快速实现步进电机的加速-匀速-减速-定位的控制方法，通过目标位移、加速时间、匀速时间、减速时间等计算出步进电机的速度变化曲线。该算法把加减速曲线与位置控制相结合，取得了一定的效果，但只实现了简单的梯形曲线的位置控制。 1基本结构 步进电机的基本结构较为复杂和多样，且组成部分之间有着紧密的联系。步进电机的基本结构包括前端盖、轴承、中心轴、转子铁芯、磁钢、绕组绝缘、定子铁芯、波纹垫圈、后端盖、螺钉等。绕成圈状的金属丝可称之为螺线管，定子齿槽上的金属丝可以称之为相，也可以称之为线圈。 2工作原理 在步进电机的工作过程中，步进电机驱动器发挥着重要的作用，依托所接收到的控制脉冲与方向信号，同时借助自身的逻辑电路，可以控制绕组的时序方向，以此确保步进电机的绕组顺利通电，当以一定的时序正向或反向通电后，步进电机可以正向旋转或反向旋转，也可以实现锁定。以常用的1.8°两相步进电机为例，两相绕组均有通电励磁时，步进电机的输出轴会处于静止状态或锁定状态，并且在额定电流下步进电机会保持着最大力矩，即保持力矩。若是步进电机的某一根绕组电流发生方向变化，此时步进电机会沿着当前的方向旋
基于单片机的步进电机控制系统研究
基于单片机的步进电机控制系统研究 一、本文概述 1、1 随着现代工业技术的快速发展，步进电机作为一种重要的执行元件，在自动化控制领域中的应用日益广泛。步进电机以其控制精度高、响应速度快、驱动电路简单等优点，成为许多精密控制场合的首选。然而，步进电机的控制精度和稳定性在很大程度上取决于其控制系统的性能。因此，研究和开发基于单片机的步进电机控制系统，对于提高步进电机的控制精度和稳定性，以及推动步进电机在更多领域的应用具有重要意义。 单片机作为一种集成度高、功耗低、性能稳定的微型计算机，非常适合用于步进电机的控制。通过编程控制单片机的输入输出端口，可以实现对步进电机的精确控制。单片机还具有丰富的外设接口和强大的数据处理能力，可以实现对步进电机的实时监控和调试。因此，基于单片机的步进电机控制系统成为了研究的热点。 本文将首先介绍步进电机的基本原理和控制方式，然后详细阐述基于单片机的步进电机控制系统的硬件设计和软件编程。在此基础上，通
过实验验证该控制系统的性能，并探讨其在实际应用中的优势和局限性。对基于单片机的步进电机控制系统的未来发展方向进行展望。 2、2 在基于单片机的步进电机控制系统中，硬件设计是整个系统的核心部分。选择一款适合的控制单片机是关键。常见的单片机有STC、AT89C51等，这些单片机都具有强大的控制能力和丰富的外设接口，可以满足步进电机控制的需求。为了驱动步进电机，需要选择一款合适的驱动电路。常见的驱动电路有H桥驱动、ULN2003驱动等，这些驱动电路都可以有效地将单片机的控制信号转化为步进电机的动作。 在硬件设计中，还需要考虑电机的供电问题。步进电机通常需要较高的电压和电流，因此，需要设计一款合适的电源电路，以确保电机的稳定运行。同时，为了防止电机运行时产生的干扰，还需要在电源电路中加入滤波和稳压元件。 步进电机的运动控制还需要精确的定位和速度控制。为了实现这些功能，可以在单片机上加入编码器或位置传感器，以实时监测电机的位置和速度，并通过单片机的控制算法进行调整。 基于单片机的步进电机控制系统硬件设计需要综合考虑单片机的选