1、 课程设计报告 专业班级 课 程 微机原理及单片机接口技术应用 题 目 步进电机控制系统设计 学 号 学生姓名 指导教师 2014 年 12 月 课程设计任务书 学生姓名 专业班级 学 号 指导教师 职 称 教研室 自动化教研室 课 程 微机原理及单片机接口技术应用 题 目 步进电机控制系统设计 任务与要求 1）利用 STAR 系列实验箱上的步进电动机搭建电路图，用单片机产生步进电机的控制脉 冲设计合适的外围驱动电路，经过功率驱动装置，控制步进电机运行。 2）用软件完成脉冲分配任务，由 LED 显示步进电机的实际转数； 3）使步进电机以每分钟 6 转的速率正向旋转 10min、停 3S；然后，
2、使步进电机以每分 钟 30 转的速率反向旋转 10min。 4）画出典型的步进电机控制系统框图,给出程序的设计思路和软件流程框图。 5）能在实验箱直接按要求演示。 开始日期 2014 年 11 月 18 日 完成日期 2014 年 12 月 8 日 2014 年 12 月 8 日 目录目录 设计目的设计目的 1 设计设计任务任务和要求和要求 1 总体设计方案总体设计方案 1 功能功能模块设计与分析模块设计与分析 2 电路的安装与调试电路的安装与调试 9 实验仪器及元器件清单实验仪器及元器件清单 12 心得体会心得体会 12 附录附录 系统系统电路图电路图 14 第 1 页 一、设计目的一、设计
3、目的 1、通过做此设计，要求掌握步进电机的基本原理以及工作方式。 2、了解影响转速的因素有哪些。 3、学会用软件来控制电机的转动方向、转速，并用 LED 显示出来。 4、进一步了解 51 单片机的程序编写以及一个课题的构思，设计，仿真，实 现的全过程。 二、二、设计要求和设计要求和任务任务 1、利用 STAR 系列实验箱上的步进电动机搭建电路图，用单片机产生步进电 机的控制脉冲设计合适的外围驱动电路， 经过功率驱动装置， 控制步进电机运行。 2、用软件完成脉冲分配任务，由 LED 显示步进电机的实际转数； 3、使步进电机以每分钟 6 转的速率正向旋转 10min、停 3S；然后，使步进 电机以
4、每分钟 30 转的速率反向旋转 10min。 4、 画出典型的步进电机控制系统框图,给出程序的设计思路和软件流程框图。 5、能在实验箱直接按要求演示。 三、三、总体设计方案总体设计方案 3.1 方案的论证与比较方案的论证与比较 3.1.1 总方案的论证与比较总方案的论证与比较 方案一： 利用 8086CPU 与 8255A 可编程并行 I/O 芯片的组合。 转速利用 8253 的工作方式 2（分频工作方式）来进行调速，时间通过计算的步数来设置，来达 到要求。 但是实验箱上的步进电机不知道型号， 所以我们无法得到它的具体参数。 如果要用分频来调速，只能大致估算。那采用设置步数来定时就更不准确了。
5、 方案二：利用专用芯片驱动电机的转动，通过利用 STC89C52 单片机结合专 用芯片驱动，自行设计电路，应用单片机的内部定时来设置时间，通过延时函数 来控制电机速的转速，并改变方向。这种方法用的芯片少，接线简单，不容易出 错。并且能精确控制转速和时间。 通过比较，选择第二种方案。 3.1.2 驱动电源的选择驱动电源的选择 方案一：使用多个功率放大器件。使用多个功率放大器件驱动电机，通过 使用不同放大电路和不同参数的器件，可以达到不同控制要求，放大后能够得到 较大频率；但由于使用的是四相步进电机，就需要对四路信号分别放大，由于放 大电路很难做到完全一致，当电机功率较大时运行起来会不稳定，而且电
6、路的制 作也比较复杂。 方案二：专用驱动芯片。专用驱动芯片针对性强，简单高效和可以直接用单 片机的 I/O 口提供信号的优点。 此处选用 ULN2003 为高压大电流达林顿晶体管阵 列，由功率电路来扩展输出电流以满足被控元件的电流电压，具有电流增益高， 工作电压高，温度范围宽，带负载能力强等特点，适用于各类要求高速大功率驱 动，尤其步进电机。 通过比较，选择方案二。 3.1.3 输出显示的选择输出显示的选择 方案一：用七段 LED 数码管显示。若是直接选用一位的七段 LED 数码管，占 第 2 页 用 I/O 口较多，浪费资源，故考虑应用四位一体共阴极七段 LED 数码管，这样只 需要占用 P0 和 P2 口，简单，易于编程。 方案二：16*16 点阵显示。8* 8 点阵可以显示数字、字
