西安电子科技大学继续教育学院毕业论文
摘 要
本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制，通过I0口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。
系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模版、键盘控制模版、步进电机驱动（达林顿驱动器ULN2003）模块、数码显示（四位一体数码管SM420361K）模块、测速模块（含霍尔传感器UGN3020）6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转速速度的控制，并将步进电机的转速速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑的C语言。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
关键字：步进电机，AT89C51单片机，电脉冲信号，转速控制，角位移，方向控制
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目 录
前言???????????????????????????????1 第1章 控制系统硬件分析与设计???????????????????1
1.1设计目的及系统功能?????????????????????1 1.2步进电机?????????????????????????1
1.2.1步进电机概述?????????????????????1 1.2.2步进电机的特性????????????????????2 1.2.3步进电机的种类????????????????????3 1.2.4永磁步进电机的控制原理????????????????3 1.3步进电机控制系统的组成???????????????????5
1.3.1单片机最小系统????????????????????5 1.3.2键盘控制电路?????????????????????6 1.3.3LED数码显示电路???????????????????8 1.3.4测速电路介绍?????????????????????9 1.3.5步进电机驱动电路??????????????????10 1.3.6电源设计??????????????????????13
第2章 控制系统软件分析与设计??????????????????14
2.1程序设计思路???????????????????????14 2.2程序流程图????????????????????????14
2.2.1主程序流程图????????????????????14 2.2.2读键盘子程序流程图?????????????????15 2.2.3键盘处理子程序流程图????????????????16 2.2.4电机控制中断程序流程图???????????????17
第3章 调试与改进????????????????????????18
3.1调试与改进????????????????????????18 3.2运行结果????????????????????????19 总结?????????????????????????????20
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致谢??????????????????????????????21 参考文献????????????????????????????22 附录??????????????????????????????23
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前 言
当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中得到广泛应用。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点，给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品（打印机、照相机、雕刻机）、工业控制（数控机床、工业机器人）、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片，它以其独特的低成本，小体积广受欢迎，当然其易编程也是不可多得的优点为此，本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统，可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。
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