单片机课程设计-步进电机的控制

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1、 单片机课程设计单片机课程设计 学校学校： 院系院系：物理与电气工程学院 专业班级专业班级：自动化 摘要摘要 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，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。步进电机的调速一般是 改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进 电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步 进电机的一个脉

2、冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延 时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机 的调速。在本设计方案中采用 AT89C51 型单片机内部的定时器改变 CP 脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速 与正反转的功能。 关 键 词 ： 步 进 电 机 ， 单 片 机 ， 调 速 系 统 ， 数 码 管 ， 发 光 二 极 管 。 目录目录 摘要 一、引 言1 1.1 设计背景 1 1.2 设计要求 4 二、方案论证 6 2.1 方案的选择.6 2.2 方案的论证仿真与分析 8 三、硬件电路设计 9 3.1 单片机模块原理图.9 3.3 电机模块原理图 10

3、 3.4 按键模块原理图 . 10 四、软件设计. 11 4.1 流程图设计. 11 4.2 汇编源程序. 12 五、总结 19 六、参考文献 19 单片机课程设计 步进电机的控制 第 1 页 共 22 页 一、引言一、引言 1.1 设计背景 1.1.1、步进电机工作原理 一、步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的 电动机， 它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的 脉冲信号控制。每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度， 这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频 率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可以改变电机旋 转的方向。在数字控制系

4、统中，它既可以用作驱动电动机，也可以 用作伺服电动机。它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智 能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。 二、步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均 相同，必须以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以 200 个励磁信号来 计算，则每个励磁信号 前进 1.8 度，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序 来控制。 三、步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁,其中全步励 磁又有 1 相励磁及 2 相励磁之分，而半步励磁又称 1-2 相励磁。图 为步进电动机的控制等效电路，适应控制 A、B、/A、/B 的励磁信 号，即可控制步进电动机的转动。每

5、输出一个脉冲信号，步进电动 机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可步进电动机连续 转动。 四、 28byj48 是最普通的减速步进电机，最大转速大概是 14 圈/分钟。 该电机要是节拍太快的话，就不动了，而且还有一点异响。这个型 号的电机最适合用于学习，真正现实中用处不太大，无论是转速、 扭曲都不太理想，唯一有点就是价格便宜。ULN2003 是达林顿阵列， 能用这个驱动的步进电机很少，而且受到电流限制，性能不理想。 单片机课程设计 该减速比为 64 的，都适合精密旋转，但要速度不可观。要想提高转 速可以考虑以 L298N 驱动， 然后用 28 或者 35 步进电机 （不带减速） ， 稍微

6、大一些，这样达到 30 或 60 转/分钟比较容易，红线接电源 5V， 橙色电线接 P1.3 口，黄色电线接 P1.2 口，粉色电线接 P1.1 口，蓝 色接 P1.0 口。 28BYJ48 型步进电机是四相八拍电机，电压为 DC5VDC12V。 当对步进电机按一定顺序施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可 以连续不断地转动。每一个脉冲信号使得步进电机的某一相或两相 绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度。当通电 状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可 以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电） 四拍（A-B-C-D-A） ，双（双相绕组通电）四拍 （AB-BC-CD-DA-AB） ， 四相八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A） 步进电机时序表 步序 控制位 控制模型 工作状态 D C B A 1 0 0 1 1 03H AB 2 0 0 1 0 02H B 3 0 1 1 0 06H BC 4 1 0 0 04H C 5 1 1 0 0 0CH CD 6 1 0 0 0 08H D 7 1 0