基于单片机的步进电机控制系统设计.doc

摘要:步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移量的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就会按照驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，这个固定的角度就是步距角。因此步进电机可以通过控制脉冲的产生个数来控制角位移量,从而达到精准定位的目的；同时也可以通过控制脉冲产生的频率来控制电机转动的速度，从而达到调节速度的目的。由于步进电机没有积累误差即无需设置反馈的优点，因而被广泛应用于各种开环控制系统。

因为步进电机是通过输入脉冲信号来控制其运转的，本文采用了可靠性和抗干扰能力比较强的单片机来控制步进电机。单片机是一种将各种功能部件集成在一块芯片上的微型控制器，其输出的高低电平比较容易实现对步进电机的控制。同时，采用单片机控制既可以降低成本，也能克服硬件设计中一些元器件灵活性差和容易变值的缺点。

本设计采用AT89C51单片机作为对步进电机的控制核心，通过I/O口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过具有七重达林顿结构的驱动芯片ULN2003A进行功率放大进而驱动步进电机，并设置有4个独立的按键控制电机的运行状态，具体主要能够控制步进电机的起停、正反转以及调速的功能，同时采用LED发光二极管作为电机运行状态的显示器件。总体上，系统可分为硬件设计和软件设计，硬件设计主要包括ATC89C51单片机的最小系统设计、步进电机驱动电路设计、按键电路控制设计和状态显示电路设计。

关键词  AT89C51单片机；步进电机；ULN2003驱动芯片

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1选题的研究背景-1

1.2国内外研究现状-1

1.3本文研究的主要内容-2

2 总体设计方案概述-4

2.1 总体设计方框图-4

2.2 元器件介绍-4

2.2.1单片机-4

2.2.2步进电机-6

3 硬件设计-11

3.1 硬件设计概述-11

3.2 单片机最小系统的设计-12

3.2.1 电源电路-12

3.2.2 复位电路-12

3.2.3 晶振电路-13

3.3 步进电机驱动电路的设计-14

3.4 按键电路设计-14

3.6总设计图-17

4 软件设计-18

4.1 编程语言选择-18

4.2 程序设计-18

4.2.1 程序设计概述-18

4.2.2 主程序控制设计-18

4.2.2 子程序设计-23

5 系统的调试与检测-27

5.1 编程时出现的问题与解决方法-27

5.2 程序烧写入芯片的问题及方法-27

5.3 步进电机转动出现问题的解决方法-27

结论-28

致谢-29

参考文献-30