第二章 设计内容与所用器件
2.1．基本功能：
利用AT89S52单片机作为主控器来控制一个两相四线步进电机的正转、反转和停止。
2.2．所用器件：
硬件：（1）AT89S52单片机最小系统 （2）L298N驱动器
（3）TM10—20S001两相四线步进电机 软件：（1）Keil uVision4
（2）progisp
2.3．系统图：
晶振电路 控制按钮 复位电路 单片机 AT89S52 最小系统 驱动芯片 L289N 两相四线步进 图一 系统原理框图
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第三章 方案论证与比较
3.1．对步进电机的控制和驱动方案：
方案一：使用多个功率放大器件驱动电机，通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大要求，放大后能够得到较大的功率。但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。
方案二：使用ULN2003芯片驱动步进电机，可以直接用单片机的Y/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
方案三：L298N芯片是一种高电压、大电流双H桥功率集成电路，可用来驱动继电器、线圈、直流电机和步进电机等感性负载。它具有两抑制输入来使器件不受输入信号影响。每桥的三极管的射级是连接在一起的，相应的外接线端可用来连接外设传感电阻。可安置另一输入电源，使逻辑能在低电压下工作，使用比较方便。
综上所述，再考虑到我们已有L298N芯片，所以我们本次采用L298N作为步进电机的驱动芯片。
3.2步进电机的选择
步进电机按照电机结构分为三种：永磁式（PM） 反应式（VR）和混合式（HB） 。 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度；多半用于价格低廉的消费性产品。 反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。 混进合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点，它又分为两相、三相和五相：两相步距角一般为 1.8 度，三相步距角为 0.9 度，而五相步距角一般为 0.72 度。混进合式步进是工业运动控制应用最常见的电机。
综上，我们选择性能比较好，且目前较为常见的混合式的步进电机。为了简化设计，选用TM10-S001型号的两相四线步进电机。
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第四章 硬件系统设计
4.1步进电机的工作方式
步进电机，顾名思义，就是一步步走的电动机，所谓“步”指的是转动角度，一般每步为1.8度，若转一圈，需要200步才能完成。
步进电机每走一步，就要加一个脉冲信号，也称激磁信号，无脉冲信号输入时，转自保持一定的位置，维持静止状态。
若加入适当的脉冲信号时，转自则会以移动的步
数转动。如果加入连续的脉冲信号，步进电机就连续转动，转动的角度与脉冲频率成正比，正反转可由脉冲的顺序来控制。
步进电机的激磁方式有1相激磁、2相激磁和1—2相激磁。 以下是步进电机的接线示意图：
图二 步进电机连线示意图
4.2驱动芯片L298N
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是工作电压高最高工作电压可达46V输出电流大瞬间峰值电流可达3A持续工作电流为2A额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电
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流全桥式驱动器可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载采用标准逻辑电平信号控制具有两个使能控制端在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端使内部逻辑电路部分在低电压下工作可以外接检测电阻将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机也可以驱动两台直流电机。
以下是L298N的引脚分配：
图三 L298N的引脚分配
L298N引脚的功能如下所示：
1、15引脚=SEN1、SEN2分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地 ； 2、3引脚=1Y1、1Y2输出端; 13、14引脚=2Y1、2Y2 输出端；
4引脚=VS驱动电压，最小值须比输入的低电平电压高2.； 5、7引脚=1A1、1A2输入端,TTL电平兼容； 10、12引脚=2A1、2A2 输入端，TTL电平兼容 ； 6、11引脚=ENA、ENB使能端，低电平禁止输出 ； 8引脚=GND地； 9引脚=Vss逻辑电源。
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L298N与两相四线步进电机的连接图如下：
图四 L298N与两相四线步进电机的连接
4.3 AT89S52单片机时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 此电路采用12MHz的石英晶体。时钟电路如下图：
图五 步进电机的时钟电路
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