毕业设计--单片机实现的步进电机远程控制系统

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1、 1 毕业设计毕业设计( (论文论文) )说明书说明书 题 目： 单片机实现的步进电机控制系统 系 别： 电子工程系 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2 摘 要： 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 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。 步进电机具有控制简便、 定位准确等特点。 随着科学技术的发展,在许多领域将得到 广泛的应用。 鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和 脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、

2、 旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。以简化控制电路,降低生产成本,提高 系统的运行效率和灵活性。本设计主要就是将步进电机与单片机紧密联系起来，通过单 片机的驱动程序来控制步进电机的各种运行动作，以实现传统的步进电机的高度自动 化。步进电机按结构分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反应式步进电动机（VR） 、 永磁式步进电动机（PM） 、混合式步进电动机（HB）等。 反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由 软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布 小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大

3、转矩 输出（消耗功率较大，电流最高可达 20A，驱动电压较高） ；步距角小；断电时无定位 转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频 率较高。 永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相 励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产 生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于 2A，驱动电 压 12V） ；步距角大（例如 7.5 度、15 度、22.5 度等） ；断电时具有一定的保持转矩；启 动和运行频率较低。 混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁

4、式和反 应式的优点。其定子和四相反应式步进电动机没有区别（但同一相的两个磁极相对，且 两个磁极上绕组产生的 N、S 极性必须相同） ，转子结构较为复杂（转子内部为圆柱形永 磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽） 。一般为两相或四相；须供给正负脉冲信 号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小） ；步距角较永磁式小（一般为 1.8 度） ； 断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；是目前发展较快的一种步进电动机。 本设计采用 AT89S52 单片机为核心对步进电机进行控制， 并且辅以必要的外围器件 和电路，通过 IO 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经驱动芯片 ULN2003 驱动步进电机；同时，用键盘对电机的转向正转、反转和转速加速、减 速进行控制。 3 关键词：单片机 AT89S52；驱动 ULN2003a；控制；步进电机。 4 Abstract Stepper motors as actua