基于单片机的步进电机驱动控制系统设计

摘要

步进电机广泛应用于工业，军事和医疗自动化领域，如数控装置，牵伸机，机械手，印刷及包装设备。采用单片机控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的理想控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路实现步进电机转向及转速的控制。采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，采用软件编程的办法实现脉冲的分配，完成对步进电机的控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。本方案主要通过三大块来设计，包括驱动电路设计、状态显示部分设计和按钮部分设计。并通过控制脉冲频率来控制电机转动的角度和速度，实现对步进电机的有效控制。本课题采用单片机作为控制核心，实现对步进电机起停、正转、反转、加速、减速的功能，并在LED上显示。本设计有以下优点：单片机软件编程可以实现自动化和精确化控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，提高了接口电路的灵活性和通用性；单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，提高系统的交互性。

关键词：步进电机，单片机，转动，驱动

ABSTRACT

...

KEY WORDS：stepper motor, SCM, turning, Drive

目录

第一章 绪论 5

1.1 前言 5

1.2研究背景 7

1.3国内外研究现状 8

1.4主要研究内容 9

1.5 本章小结 9

第二章 步进电机与单片机简介 10

2.1步进电机概述 10

2.1.1步进电机定义 10

2.1.2步进电机工作原理 10

2.1.3步进电机主要类型与选择 11

2.1.4步进电机静态指标 12

2.1.5步进电机动态指标 12

2.1.6步进电机驱动系统 14

2.2单片机概述 15

2.2.1单片机定义 15

2.2.2单片机组成及应用 15

2.2.3单片机的应用系统 16

2.2.4 AT89C51简介及引脚说明 17

2.3步进电机驱动方式 20

2.3.1步进电机驱动技术 20

2.3.2单片机驱动步进电机 22

2.4 本章小结 22

第三章 系统硬件设计 23

3.1系统设计环境 23

3.1.1Proteus软件 23

3.1.2Keil软件 24

3.2系统整体图 25

3.3单片机最小系统 26

3.4驱动电路部分 26

3.4.1ULN2003A系列驱动器 26

3.4.2驱动电路工作原理 28

3.5按键部分 29

3.6时钟晶振部分 29

3.7 本章小结 30

第四章 系统软件结构 31

4.1系统主程序 31

4.2显示部分 32

4.3定时器中断 32

4.4按键扫描 33

4.5本章小结 34

第五章 系统调试与检测 35

第六章 总结与展望 39

参考文献 41

致谢 43

附录 44