单片机课程设计报告--基于单片机的步进电机控制器的设计

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1、 物联网工程学院 课程设计报告 课程名称： 单片机原理及应用 设计题目：基于单片机的步进电机控制器的设计 班 级： 自动化*班 姓 名： * 学 号： 0704* 指导教师： * 评 分： 2013 年 6 月 29 日 一，步进电机概述 步 进 电 动 机 又 称 脉 冲 电 动 机 或 阶 跃 电 动 机 ， 国 外 一 般 称 为 Steppingmotor、 Pulse motor或Stepper servo， 其应用发展已有约80年的历史。 步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机， 其位移速 度与脉冲频率成正比， 位移量与脉冲数成正比。 步进电机在结构上也是由定 子

2、和转子组成， 可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。 当电流流过定 子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使 得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。 因 此， 控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生 旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据 电压脉冲的分配方式， 步进电机各相绕组的电流轮流切换， 在供给连续脉冲 时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数 相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。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

3、率和脉冲数，而不受负 载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步 进电动机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、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点。 正是由于步进电机具有突出的优点，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。 比如在数控系统中就得到广泛的应用。 目前世界各 国都在大力发展数控技术， 我国的数控系统也取得了很大的发展， 我国已经 能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。 近年 来由于微型计算机方面的快速发展，使步进电机的控制发生

4、了革命性变革。 优点明显的步进电机被广泛应用在电子计算机的许多外围设备中， 例如打印 机，纸带输送机构，卡片阅读机，主动轮驱动机构和存储器存取机构等，步 进电机也在军用仪器，通信和雷达设备，摄影系统，光电组合装置，阀门控 制，数控机床，电子钟，医疗设备及自动绘图仪，数字控制系统，工具机控 制，程序控制系统以及许多航天工业的系统中得到应用。因而，对于步进电 机控制的研究也就显得尤为重要了。 二，设计目的 通过具体小型测试系统设计， 实践单片机系统设计及调试的全过程， 以 加深对单片机内部结构、 功能和指令系统的理解， 并进一步学习单片机开发 系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法，初步掌握单片

5、机系统的硬、 软件设计技术及调试技巧。 三，设计要求 1）电机转速可以平稳控制 2）通过键盘和显示器可以设置电机的转速 3）显示电机的速度趋势 四，仪器设备 1、STC89C52RC 单片机芯片 一片 2、ULN2003 驱动芯片 一片 3、MT03641BR 八位共阳数码管芯片 一片 4、8550PNP 四个 5、不同阻值电阻 若干 6、30pF 电容 两个 7、12M 晶振 一个 8、按键 四个 9、28BYJ-48 电机 一个 10、+5V 电源 一个 五，硬件线路图及主要芯片说明 28BYJ-48 四相八拍步进电机 主要技术参数 相数：四相 电压：5VDC 电流：92mA 电阻：130 步距角：5.625 减速比：1/64 空载牵出频率：800pps 空载牵入频率：500pps 牵入转矩：78.4mN.m 接线指示：A（橙） 、B（黄） 、C（蓝） 、D（灰） 、E（红，中点接+5V） 28BYJ-48 图 四相八拍相序表 如果需要电机正转，只需要从 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA 依次通电即可， 反转，则需要反过来依次通电。 ULN2003 ULN2003 是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量 输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输入 5VTTL 电平，输出 可达 500mA/50V。ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈