步进电机驱动器的设计

专业课程设计报告

题 目：

步进电机驱动器的设计

姓 名： 专 业：

XXX 通信工程 XXXXXX XXX XXX老师

班级号：

同 组人： 指导师：

XXXX大学xxxx学院 20 13 年 7 月 4 日

xxxx专业 课程设计任务书

2012－2013学年 第 2 学期 第 16 周－ 19 周

题目 步进电机驱动器的设计 内容及要求 （1）了解三相六拍步进电机的工作原理； （2）一个输入脉冲转一步； （3）可控制步进电机运转的方向和速度。 键盘 单 片 机 电平匹配 电平匹配 功放 功放 电机 电平匹配 功放 进度安排 第xx周：查阅资料，确定方案，完成原理图设计及仿真； 第xx周：领取元器件、仪器设备，制作、焊接电路； 第xx周：调试电路，完成系统的设计； 第xx周：检查设计结果、撰写课设报告。 学生姓名：XXXX、XXXX 指导时间：第xx～xx周 任务下达 考核方式 指导教师

指导地点：X楼XX室 任务完成 2013年 7月 5 日 2013年 6 月10 日 √ 2.答辩 □ 3.实际操作 □√ 4.其它□ 1.评阅 □XXX 系（部）主任 XXX

摘要

本次课程设计为步进电机驱动器，步进电机驱动器是电机精确运转控制的主要核心所在，它主要由stc89c51单片机为控制核心，外加电机驱动芯片、步进电机转数显示电路及步进电机工作模式选择控键组成。通过此设计，步进电机运转精确、方便，只需拨动控键，就能控制电机的转速、旋转方向及电机单双拍选择。

关键字：步进电机控制,单片机显示电路,ULN2003A应用

目 录

第一章 第二章

概述 .................................................................................................................. 1 设计内容的介绍 .............................................................................................. 2

2.1 步进电机原理 ...................................................................................................... 2 2.1.1 步进电机的工作方式 ............................................................................... 2 2.1.2 步进电机的转向控制 ............................................................................... 3 2.1.3 步进电机的启停控制 ............................................................................... 3 2.1.4 步进电机的速度控制 ............................................................................... 3 2.2 步进电机的分类与选择 ...................................................................................... 4 2.2.1 步进电机的分类 ....................................................................................... 4 2.2.2 步进电机的选择 ....................................................................................... 4 2.3 设计目标 .......................................................................................................... 5 第三章

设计思路与具体内容 ...................................................................................... 6

3.1 设计思路 .............................................................................................................. 6 3.2 总体设计框图及电路原理图 .............................................................................. 6 3.3 单片机最小系统及按键部分 .............................................................................. 6 3.4 按键电路 .............................................................................................................. 7 3.5 步进电机驱动电路 .............................................................................................. 8 3.6 步进电机拍数显示电路 ...................................................................................... 8 3.7 LED显示电路 ..................................................................................................... 9 第四章

程序设计 ........................................................................................................ 10

4.1 程序设计思路 .................................................................................................... 10 4.2 步进电机模块设计 ............................................................................................ 12 4.3 显示模块设计 .................................................................................................... 13 4.4 步进电机调速模块设计 .................................................................................... 14 总 结 ........................................................................................................................ 15 参考文献 ........................................................................................................................ 16 附 录 ........................................................................................................................ 17

程序代码 .................................................................................................................. 17 原理图 ...................................................................................................................... 20

第一章 概述

步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。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。

步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

总之，步进电机驱动器电路实现其控制电机的功能，很方便的改变电机的转动速度和方向，从而使电机更好的使与其相连的仪器更好的，更有效的工作。

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