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单片机综合设计 题 目 步进电机综合实验 学 院 计算机科学与信息工程学院 专业年级 组 长 刘洋 小组成员 指导教师 文远熔 职称 讲师 日 期 2016年1月7日  目录 TOC \o 1-3 \u 摘要 PAGEREF _Toc439248031 \h 3 一、课题设计要求及课题概要： PAGEREF _Toc439248032 \h 4 二 硬件设计 PAGEREF _Toc439248033 \h 7 三、硬件电路图 PAGEREF _Toc439248034 \h 15 四、软件流程图 PAGEREF _Toc439248035 \h 16 五、调试结果及分析 PAGEREF _Toc439248036 \h 17 六、设计总结及心得体会 PAGEREF _Toc439248037 \h 18 参考文献 PAGEREF _Toc439248038 \h 19 附录【一】系统设计程序 PAGEREF _Toc439248039 \h 20  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 本实验利用8051单片机达到控制步进电机的启动、停止、正转、反转、点动、转过指定角度、状态显示和数据指示的目的，使步进电机控制更加灵活。整个系统有80C51单片机控制系统，由uln2003驱动电路驱动，键盘控制电路，LCD液晶显示电路。用51单片机控制两相四线步进电动机，在非超载情况下，电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和个数，而不受负载的影响，给电机一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，通过控制脉冲个数可以控制角位移量，从而达到控制位的作用，同时通过控制脉冲的相序来改变步进电机的转向，从而达到控制正反相的作用。本次采用51单片机为核心器件来控制步进电机，系统的实用性较强。 关键字：8051、LCD液晶显示、uln2003驱动、步距角  一、课题设计要求及课题概要： 1.1实验目的： 1、单片机对步进电动机控制可以熟悉步进电机的控制与原理运用。 2、单片机对步进电动机控制可以熟悉步进电机结构及各种工作方式。 3、通过本次实验可以运用所学单片机理论知识，专业技能来对实际问题进行分析，思考，解决，提高对专业知识的掌握和锻炼逻辑思维能力。 1.2 设计内容与要求： 1、任务介绍：实现步进电机按规定的速度正转、反转，转过指定的角度，要有点动功能。所有命令通过键盘输入，步进电机在运行过程中要有状态和数据指示。 2、每套设计文档应包括： 系统原理说明、程序框图、电路原理图和程序清单。 1.3步进电机的介绍 1.3.1相关的技术指标： a、相数：指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机，本实验用的是二相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同。 b、步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。本实验程序运行前要先测量步进电机的步距角。（本开发板上已测步进电机步距角为18度） c、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。也就是说本步进电机每转一周需要20个脉冲。本实验用2相4拍运行方式双四拍工作方式： 正转：A/B AB AB/ A/B/ 反转：A/B/ AB/ AB A/B 该实验板上步进电机内部结构图如图一： 1.3.2工作原理： 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲 信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。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。 1.3.3步进电机的驱动： 步进电机的驱动可以选用专用的电机驱动模块，比如L298、FT5754等，这类驱动模块接口简单，操作方便，它们既可以驱动步进电机，同时也可以驱动直流电机。但本实验使用ULN2003驱动电路驱动步进电机运转。 1.4研究的思路 1 、了解单片机本身内部应有的资源，如：中断，定时器，计数器，I\O的使用。 2、了解步进电机的工作原理和作