基于单片机的步进电机控制器毕业论文 步进电机的相绕组可以等效为一个电感一电阻串联电路。图2-3表明了
一个电感一电阻电路的电气特性。在 t=0时刻，电压V施加到该电路上时，电路中的电流变化规律为:
I(t)=V(1-e-Rt/L)/R 通电瞬间绕组电流上升速率为:
di(0)/dt=V/t
经过一段时间，电流达到最大值: Imax=V/R
L/R定义为该电路的时间常数，是电路中的电流达到最大电流Imax的63%所需要的时间。在 t=t:时刻，电路断开与直流电压源V的连接，并且短路，电路中的电流以初始速率一V/L开始下降，电流变化规律为:
I(t)=Ve-R(t-t1)/L/R
不同频率的矩形波电压施加到该电路上，电流波形如图3-2所示。低频时电流能够达到最大值(a);当矩形波频率上升达到某一临界频率，电流刚达到最大值就开始下降((b):矩形波频率超过此临界值后，绕组中的电流不能达到最大值 (c)。因为步进电机转矩的大小与绕组的电流成正比，所以电机低速运行时，电机能够达到其额定转矩，而在某一特定频率以上运行时，绕组电流随着频率的提高逐渐下降，电机转矩也相应逐渐减小，从而降低了高速运转时带负载能力。
图2-4 不同频率脉冲作用下电感-电阻电路的电流波形
要改善电机高速运行时的性能，有两种办法:提高电流上升速度 VA 和减小时间常数 L/R;可以通过加大绕组的电压从而增加电流上升的速率得时间常数。或者在电路中串联电阻，使L/R减少。
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基于单片机的步进电机控制器毕业论文 3 系统的硬件设计
3.1 系统设计方案
3.1.1 系统的方案简述与设计要求
本设计采用单片机AT89S51来作为整个步进电机控制系统的运动控制核心部件，采用了电机驱动芯片L298及其外围电路构成了整个系统的驱动部分，再加上作为执行部件的步进电机来构成了一个基本的步进电机控制系统。系统的具体功能和要求如下：
1.单片机最小系统板的设计；
2.设计兼有两相两拍和两相四拍的脉冲分配器; 3.实现步进电机的启停、正转、反转控制；
4.驱动电路可提供电压为12V，电流为0.3A的驱动信号;
5.能实现步进电机的转速调节，最低转速为25转/分，最高转速为100转/分；
6.步进电机的转速由数码管显示； 7.键盘扫描电路的设计
系统整图如图3-1所示，本系统采用外部中断方式，p0口作为信号的输入部分，p1口为发光二极管显示部分，p2口作为电机的驱动部分。
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基于单片机的步进电机控制器毕业论文 图3-1 系统整图
3.2 组成部分
3.2.1电源部分
利用LM7812和LM7805芯片得到12V和5V的电压，它们的应用要注意以下几点：（1）输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏；（2）输出电流不能太大，1.5A 是其极限值。大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿；（3）输入输出压差也不能
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基于单片机的步进电机控制器毕业论文 太小,大小效率很差。 其中12V电压给步进电机供电，5V电压则给单片机供电。分别如图3-2、图3-3所示。 （1）、产生12V的电压给步进电机供电
图3-2 12V电路部分
（2）产生5V的电压给单片机供电
图3-3 5V电路部分
3.2.2 按键部分
本次设计选用的是单片机的P0口来控制信号的输入，所以把按键开关和P0口连接起来，当按下开关S1时，相当于给P0.0口一个低电平；当按下开关S2时，相当于给P0.1口一个低电平；当按下开关S3时，相当于给P0.2口一个低电平；当按下开关S4时，相当于给P0.3口一个低电平；当按下开关S5时，相当于给P0.4口一个低电平。然后通过单片机实行相应的操作。如图3-4。
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基于单片机的步进电机控制器毕业论文
图3-4 按键部分电路
3.2.3 驱动部分
此电路是步进电机的驱动部分，我选用的是ULN2004芯片来驱动的，ULN2004系列是一款高耐压，大电流达林顿管驱动器，包含7个NPN达林顿管。如图3-5。
图3-5 驱动部分电路
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