毕业设计-基于AT89C51单片机的步进电机控制及驱动电路设计.pdfVIP

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

引言

国内控制器的研究起步较晚，运动控制技术为一门多学科交叉的技术，是一个以自

动控制理论和现代控制理论为基础，包括许多不同学科的技术领域。如电机技术、电力

电子技术、微电子技术、传感器技术、控制理论和微计算机技术等，运动控制技术是这

些技术的有机结合体。总体上来说，国内研究取得很大的进步，但无论从控制器还是从

控制软件上来看，与国外相比还是具有一定差距。

传统上由纯电路设计的步进电机控制和驱动电路一般较复杂，成本又高，而且一旦

成型就难于修改，可移植性差，难以适应一些智能化要求较高的场合。单片机的普及与

应用，为步进电机的应用开辟了广阔的前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控

制器得以用软件实现，将会避免复杂电路的设设计，既降低了硬件成本又提高了控制的

灵活性、可靠性及多功能性。

本文主要介绍了步进电机的基本原理及AT89C51单片机的性能特点。设计主要研究

了一种基于AT89C51单片机和ULN2003驱动芯片的步进电机控制及驱动电路系统。该系统

可分为：控制模块、驱动模块、显示模块、人机交互模块四大部分。其中采用AT89C51

单片机作为控制模块的核心，利用单片机编程实现了对步进电机启动停止、正转反转、

加速减速等功能的基本控制。驱动模块由芯片ULN2003A驱动步进电机工作；显示部分由

七段LED共阴数码管组成；人机互换部分由相应的按键实现相应的功能。通过实际测试

表明本设计系统的性能优于传统步进电机控制器，具有结构简单、可靠性高、实用性强、

人机接口简单方便、性价比高等特点。

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

目录

1设计原理及方案3

1.1设计原理3

1.2设计方案3

1.2.1方案一4

1.2.2方案二5

1.2.3方案比较及选择6

2设计实现7

2.1主要元器件介绍7

2.1.1四相六线步进电机的介绍7

2.1.2AT89C51单片机芯片介绍9

2.1.3ULN2003芯片介绍10

2.1.4LED七段数码管介绍10

2.2步进电机控制及驱动系统电路设计实现11

2.2.1硬件设计11

2.2.2软件设计14

3电路调试15

3.1软件的仿真15

3.2硬件电路的调试16

4数据分析及总结17

4.1测试数据及说明17

4.2总结18

参考文献19

附录20

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

1设计原理及方案

1.1设计原理

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。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机、交流电机在

常规下使用。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识