单片机课程设计-步进电机的控制.doc

《步进电机的控制》

单片机课程设计

专业班级：12级电信4班

姓名学号：项珺080212171

姓名学号：武亚茁080212163

姓名学号：那仁满都拉080212147

指导教师：杨伟

设计时间:2014年6月6日

物理与电气工程学院

2014年6月6日

摘要

步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件，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步进电机件。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，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，称为“步距角”，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。需要单片机产生脉冲序列和方向控制控制信号。步进电机的特点是可以将数字脉冲控制信号直接转换为一定数值的机械角位移．并且能够自动产生定位转矩使转轴锁定。对控制系统的研制中最基本的要求就是性能可靠和结构简单。利用AT89S52单片机来设计和开发步进电机的控制系统，可以很好地满足这一要求。此次课程设计步进电机的驱动电路采用ULN2003A，驱动程序写入AT89S52单片机中，通过程序控制步进电机的转速与转向。实现软件与硬件相结合的控制方法，使步进电机运行稳定、可靠性高，达到对步进电机的最佳控制。

关键词：单片机、步进电机、驱动电路

目录

1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍……3

设计课题任务………………3

功能要求说明………………3

设计总体方案介绍及原理说明……………3

设计课题硬件系统的设计………6

设计课题硬件系统各模块功能简要介绍…………………6

设计课题软件系统的设计………7

设计课题软件系统程序流程图…………………·······7

设计结论、仿真结果、误差分析………………9

设计课题的设计结论及使用说明…………9

设计课题的调试结果及现象…………···9

设计课题的误差分析………9

设计体会……………………10

参考文献……………11

附录……………11

1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍

1.1设计课题任务

通过人为按动各开关按钮实现步进电机的正转、反转、加速、减速停止和启动。

1.2功能要求说明

设计一个可人为控制的步进电机，步进电机受控于单片机上不同的开关按钮。当按下启动键时，步进电机开始运行，当再按下控制方向键时，步进电机运行方向发生改变，通过不同的按键可控制步进电机的加减速，当按下暂停键时，步进电机停止转动。

1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明

本系统是用单片机软件程序来产生脉冲分配信号，即把数字控制的高精度等方面的优势有效地应用于步进电机的控制系统，同时本系统设计的步进电机控制器硬件电路十分简单，成本低，使用方便。本电路包括开关控制电路，功率放大电路等。

（1）步进电机工作原理

驱动原理是通过它每相线圈的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲来控制，所以调节脉冲的频率便可改变步进电机的转速，微控制器最适合控制步进电机。由于电机的转动惯量的存在，其转动速度还受驱动功率的影响，当脉冲的频率大于某一值时，电机便不再转动。

（2）步进电机相关介绍

步进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（即步进角）。您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，从而达到调速的目的。

如图为本次课程设计所使用的步进电机，该步进电机型号为：28BYJ—48型四相八拍电机，电压为DC5V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制