重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）
第四章 系统仿真实验
单片机以其较小的体积、低成本、高可靠性、高附加值等优点实现了过去一个很复杂的电路所能实现的功能，因而被广泛的应用，也取代了经典的控制系统；步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，可通过控制脉冲数来控制角位移量，从而达到准确的定位目的，也可通过控制脉冲的频率来控制电机的转速和加速度；本系统中通过proteus的单片机仿真来实现其功能，并且能够在仿真中看见十分近似于真实的结果。
本系统通过对步进电机的软件设计和硬件设计包括步进电机的结构、原理及应用，根据原理和硬件的设计利用c语言编写程序，经过反复运行和调试，实现单片机对步进电机的控制。由于在proteus7.7当中没有本设计选用的单片机MSP430F149，经过网上的一些了解得知本软件不能仿真MSP430F149单片机的系统，所以我们采用了比较常用功能相对强大的单片机AT89C51作为核心控制器来仿真步进电机的控制，也能达到仿真的效果。
第一节 程序在硬件电路上的仿真
基于单片机和proteus的步进电机控制电路的基本组成如图4-1所示。
控制台 单片机
LCD显示器 步进电机 图4-1 基于单片机和proteus的步进电机控制电路的原理框图
根据设计要求，采用的方案如下。硬件部分实现电机转动和速度显示功能，包括控制开关模块；电机转动模块和速度显示模块。软件部分实现对步进电机的控制功能，主要设计思想通过控制台控制程序的开关来控制电机的转动，由电机反馈回来的数据经单片机控制显示器显示数据。
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第二节 程序在硬件电路上仿真的原理
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，它的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。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，控制换相顺序，即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的。控制步进电机的转向，即给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，若按反序通电换相，则电机就反转。控制步进电机的速度，即给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。同时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。
1 步进电机模块（如图4-2所示）：
图4-2 步进电机
功能：单片机输出的程序通过转换器和电机驱动器给步进电机一个脉冲信号，使步进电机实现正转与反转。
2控制模块(如图4-3所示)：
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图4-3 控制模块
功能：通过控制台实现对单片机程序的开与关。
3 LCD显示模块(如图4-4所示)：
图4-4 LCD显示器
功能：通过单片机输出的电机反馈信号使LCD显示器显示出步进电机的转动状态。
第三节 软件仿真
一 程序流程图
以驱动两相双极步进电机42BYG228为例。编写步进电机驱动程序。依据图2驱动电路，及电机特性，给出流程图，就可以方便地写出单片机控制步进电机的驱动程序。（如图4-5所示
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图4-5 程序流程
显示转动方式 If(P3_5==0) 正转 If(P3_6==0) 反转 If(P3_7==0) 停止 If(P3_0==0) 加速 If(P3_1==0) 减速 判断按键 开始 按键 二 源程序
（见附录5）
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第四节 系统调试和分析
一 电机正转运行
图4-7 电机正转结果图
电机正转显示CW
图4-8 电机反转结果图
电机正转显示CCW