编号：
智能电子综合 实训 (论文)说明书
题 目：远程步进电机控制与状态显示器 院 （系）： 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号：
年 1 月 7 日
1
摘 要
摘要：步进电机具有控制简便、定位准确等特点。随着科学技术的发展，在许多领域将得到广泛的应用。鉴于传统的脉冲系统移植性不好，本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器，用软件的方法产生控制脉冲，通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。
本文以系统设计的硬件、软件设计简化控制电路，降低生产成本，提高系统的运行效率和灵活性为目的。在此基础上提出了双三拍步进电机程序控制的硬件接口电路、程序流程图和C程序。
关键词:步进电机；单片机；硬件接口电路；C语言
1
Abstract
Abstract: The stepper motor has a control is simple, accurate positioning and so on. With the development of science and technology, in many areas will be widely used. The traditional migration of the poor pulse system, computer control system in place of the proposed pulse generator and pulse distributor, the method produces software control pulses can be set by software programming the stepper motor speed, rotation, rotation number and control the stepper motor running. In this paper, system design, hardware and software design to simplify the control circuit, reduce production costs, improve operating efficiency and flexibility of the system for the purpose. On this basis, three beats on the proposed two-stepper motor control hardware interface circuit program, program flowchart and C programs. Keywords: stepping motor; SCM; hardware interface circuit; C language
2
目 录
引言 ...........................................................1 1 步进电机简介 ................................................1 1.1 步进电机的工作原理 ................................................ 1 2 远程步进电机主机、从机原理图 ................................2 2.1 主机电路板PCB设计图 .............................................. 2
2.2 从机电路板设计 .................................................... 3 4.3 焊接注意事项 ...................................................... 3
3 步进电机程序控制的设计 ......................................3
3.1 步进电机的传动方式 ................................................ 3 3.2 硬件接口电路 ...................................................... 4 3.3 脉冲的形成 ........................................................ 4 3.4 旋转方向控制 ...................................................... 5 3.5 转速控制 ......................................................... 6 3.6 控制程序设计 ..................................................... 6
4 步进电机各部件 ..............................................7
4.1 ATmega32芯片的特点 ................................................ 7 4.2 LCD1602液晶显示器 ................................................. 8 4.3 通信模块RS485 ..................................................... 8
5 软件程序设计 ................................................8 6 总结 .......................................................15 谢 辞 .........................................................16 参考资料 ......................................................17
1
引言
步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。步进电机的输入信号为脉冲电流，它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位移，因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。由于步进电机能够直接接受数字信号，而不需数/模转换，所以使用微机控制步进电机显得非常方便。
另外，步进电机由于结构和工作原理不同于普通的直流电机和交流电机，它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统，使用起来较复杂。
1 步进电机的简介
步进电机的品种规格很多，按照它们的结构和工作原理行控制。可以划分为磁阻式 也称反应式或变磁阻式电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。 步进电机不需位移传感器就可精确定位，所以在精确定位系统中应用广泛。目前打字机、计算机外部设备、数控机床、传真机等设备中都使用了步进电机。随着电子计算机技术的发展，步进电机必将发挥它的控制方便、控制准确的特点，在工业控制等领域取得更为广泛的应用。
步进电机有以下优点： (1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制；
(2)位置误差不会积累；
(3)与数组设备兼容 ,能够直接接收数字信号； (4)可以快速启停。 1.1 步进电机的工作原理
以磁阻式步进电机为例，介绍一下步进电机的工作原理。图1.1是磁阻式步进电机工作原理的示意图。它的定子上有六个极，转子有四个极。定子磁极上绕有三组绕组，每组绕组由相互串联的两个线圈构成。一组绕组叫做一相。因此，图1.1所示的电机为三相步进电机。直流电源通过开关I、Ⅱ和Ⅲ，驱动电流流过绕在定子上的绕组。状态（1），开关I闭合，A 相通电。由于A相绕组受到激磁，空气隙里出现如箭头所示的磁场。A 相上的两个定子磁极和两个转子齿对准，转子处于平衡状态。若再闭合开关R激励B相，如状态（2）所示，B相的定子磁极以同样的方式产生磁场。在磁力线的张力作用下，产生逆时针方向的转矩。于是，转子沿逆时针方向转过一个固定的角度，到达状态（3）。图中，转过的角度为15 °。如果现在打开开关I，去掉A相的激磁，转子将再转 15 °，到达状态（4）。因此，转子的角位置可以用这种开关方式进行控制。若开关以某种时序转换 ,则转子就能以步进运动的方式连续旋转；若进一步使时序转换的速度可调，则平均速度也能用这种开关方式进按照它们的结构和工作原理行控制。
1