众文网单片机控制步进电机毕业论文
1.求单片机控制步进电机的毕业论文
摘自： /search.asp?m=2&s=0&word=%B5%A5%C6%AC%BB%FA&x=20&y=6 摘要单片机对步进电机的控制有串行控制和并行控制两种方式。
本设计采用的是串行控制方式，此方式下单片机控制系统与步进电机驱动器之间只有两条控制线。一条发出时钟脉冲信号来控制步进电机的转速；另一条发出转向信号控制步进电机的转向。
这两个信号都是送入步进电机驱动器的输入端，驱动器中含有环行分配器，对步进电机励磁方式的控制和控制脉冲的分配都是由环行分配器来完成的。由于单片机控制系统与驱动器之间只有两条控制线，从而使系统结构大为简化。
控制系统按速度控制的要求从时钟脉冲控制线发出相应的控制脉冲即可对步进电机的转速进行控制。当需要恒速运行时，就发出恒定频率的控制脉冲；当需要加速运行时，就发出频率递增的控制脉冲；当需要减速运行时，就发出频率递减的控制脉冲；当需要锁定状态时，只需要停止发脉冲并通入直流电就可以了。
因此，可以方便地对电动机的转速进行控制。转向控制线可实现对步进电机转向的控制，当输出高电平“1”时，环行分配器按正方向进行脉冲分配，步进电机正向旋转；当输出低电平“0”时，环行分配器按反方向进行脉冲分配，步进电机反方向旋转。
关键词：单片机系统；控制；步进电机；环行分配器 AbstractSeries control and parallel control are two modes of controlling step motors by single chip microcomputer. The design adopts serial control mode, in this case there are only two controlling lines between the single chip microcomputer system and the driver of the step motor .One is used to give out clock pulse to control the velocity, another is used to give out directional signal to control the direction. The two signals are all sent to the input of the driver of the step motor, which includes the ring dividing driver .Because of this, the system has a very simple structure. According to the demand of controlling speed, the system give out corresponding clock pulse to control the speed of the motor through the clock pulse. when constant speed is needed, constant clock pulse is gave out; when adding speed is needed, adding clock pulse is gave out; when reducing speed is needed, reducing clock pulse is gave out; When the lock-in state is needed, direct current is needed instead of the pulse. so the speed control of the step motor is very easy. The direction control line is used to control the direction of the step motor. when the voltage is “1”, the ring dividing driver shares the pulses according to the right direction, the step motor runs in the right direction. When the voltage is “0”, the ring dividing driver shares the pulses according to the revert direction, the step motor runs in revert direction. Keywords: Single chip microcomputer system; Control; Step motor; Ring distributing driver 目录1 绪论 。
.- 4 -1.1 提出问题并确定设计方案 。
.- 4 -1.1.1问题的提出 。
.- 4 -1.1.2明确课题任务。
- 4 -1.1.3 确定设计方案。
. - 5 -1.2 研究内容和方法。
.- 6 -1.2.1研究内容 。
- 6 -1.2.2研究方法。
- 6 -1.3 本课题研究的意义。
..- 7 -2 控制系统硬件电路的设计 。
- 8 -2.1 单片机最小应用系统设计。
. - 8 -2.1.1 8051单片机简介。
.. - 9 -2.1.2时钟电路设计 。
..- 10 -2.1.3复位电路设计。
- 11 -2.2 键盘和显示部分设计 。
..- 12 -2.2.1 8255A简介 。
.- 13 -2.2.2显示电路简介 。
..- 15 -2.2.3 74LS138和74LS373简介。
.. - 16 -2.2.4键盘显示接口电路设计。
- 17 -2.3 步进电机控制系统设计 。
- 18 -2.3.1脉冲分配器PMM8713简介 。
..- 19 -2.4 光电耦合部分设计 。
..- 21 -2.5 步进电动机概述。
- 22 -2.5.1步进电机的结构和原理。
- 22 -2.5.2步进电机控制方法 。
.- 24 -2.5.3 步进电机的矩频特性 。
.- 25 -2.5.4 步进电机的启动 。
..- 25 -2.6 电源电路设计。
.. - 26 -2.7 单片机对步进电机的控制原理 。
- 28 -3 控制系统软件设计。
- 29 -3.1 程序流程图 。
.- 29 -3.1.1正反转程序流程图。
. - 29 -3.1.2加减速控制程序流程图 。
2.基于单片机步进电机的控制系统论文怎么写
摘要…………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT……………………………………………………………………Ⅱ1绪论………………………………………………………………………………11.1步进电机概述…………………………………………………………………11.2混合式步进电机……………………………………………………………11.3课题研究内容…………………………………………………………………21.4论文安排………………………………………………………………………22 系统方案论证…………………………………………………………………42.1驱动电路的选择……………………………………………………………42.2元器件的选择………………………………………………………………43混合式步进电机细分驱动技术研究………………………………………83.1步进电机的细分驱动原理………………………………………………83.2细分驱动对步进电机运行的影响………………………………………93.3细分驱动的实现……………………………………………………………114系统架构与硬件电路的实现………………………………………………134.1整体硬件结构………………………………………………………………134.2系统硬件电路设计…………………………………………………………144.3算法的设计…………………………………………………………………245系统软件设计…………………………………………………………………285.1系统软件总体结构…………………………………………………285.2系统开发软硬件环境………………………………………………285.3步进电机控制主程序设计………………………………………………295.4步进电机细分驱动程序设计……………………………………………295.5步进电机显示和键处理程序设计………………………………………315.6其他程序模块设计…………………………………………………………326基于单片机的步进电机控制系统仿真…………………………………347结论与展望……………………………………………………………………37参考文献…………………………………………………………………………38附录Ⅰ……………………………………………………………………………40附录Ⅱ……………………………………………………………………………41致谢…………………………………………………………………………………49 还有原理图，仿真。
3.基于51单片机的步进电机的控制
最低0.27元开通文库会员，查看完整内容> 原发布者：清凉一夏爽5 基于51单片机的步进电机控制系统设计中文摘要步进电机是一种受，并且能将相应的或者的电动机。
由于步进电机具有步距误差不积累、运行可靠、结构简单、惯性小、成本低等优点，因此，被广泛使用于计算机外围电路、自动化控制装置以及其他的数字控制装置中，如打印机、钟表、数模转换设备等装置中。随着科学技术的快速发展，相应的控制系统也产生了很多种类，步进电机的身影在众多领域中可以看到。
其中采用单片机作为控制核心的控制系统，由于其电路简单、成本低、可靠性强等优点，满足众多领域的需求，得到了大量的运用。因此，研究基于单片机的步进电机控制系统，。
本设计研究的是基于51单片机。通过单片机的I/O端口输出时序方波作为控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动芯片驱动步进电机进行不同的指令进行工作。
根据不同的需要，通过按键电路来控制步进电机的启停、正反转和加减速等功能，并在数码管上实时显示步进电机的工作状态。本文给出了电路各个模块的电路图，并用Proteus的ISIS软件对控制系统的各个功能进行了仿真，并给出了相应的仿真结果图像。
关键词：单片机；步进电机；电机驱动；控制系统,.,reliable,simplestructure,sma。
4.基于单片机步进电机的控制系统论文怎么写
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………Ⅱ
1绪论………………………………………………………………………………1
1.1步进电机概述…………………………………………………………………1
1.2混合式步进电机……………………………………………………………1
1.3课题研究内容…………………………………………………………………2
1.4论文安排………………………………………………………………………2
2 系统方案论证…………………………………………………………………4
2.1驱动电路的选择……………………………………………………………4
2.2元器件的选择………………………………………………………………4
3混合式步进电机细分驱动技术研究………………………………………8
3.1步进电机的细分驱动原理………………………………………………8
3.2细分驱动对步进电机运行的影响………………………………………9
3.3细分驱动的实现……………………………………………………………11
4系统架构与硬件电路的实现………………………………………………13
4.1整体硬件结构………………………………………………………………13
4.2系统硬件电路设计…………………………………………………………14
4.3算法的设计…………………………………………………………………24
5系统软件设计…………………………………………………………………28
5.1系统软件总体结构…………………………………………………28
5.2系统开发软硬件环境………………………………………………28
5.3步进电机控制主程序设计………………………………………………29
5.4步进电机细分驱动程序设计……………………………………………29
5.5步进电机显示和键处理程序设计………………………………………31
5.6其他程序模块设计…………………………………………………………32
6基于单片机的步进电机控制系统仿真…………………………………34
7结论与展望……………………………………………………………………37
参考文献…………………………………………………………………………38
附录Ⅰ……………………………………………………………………………40
附录Ⅱ……………………………………………………………………………41
致谢…………………………………………………………………………………49
还有原理图，仿真
5.基于单片机的步进电机控制,有高手懂吗
基于单片机的步进电机控制系统 摘 要：本文论述了以单片机AT89C51为控制器的步进电机的控制系统，内容主要包括该系统的硬件组成，步进电机运行过程的详细 分析，PC机与AT89C51单片机之间的串行通信以及AT89C51单片机对步进电机的控制程序流程图等。
关键字：单片机； 通信； 步进电动机 1 引言 平为TTL电平，为了取得一致的传输信号，因此需要采用电平转换 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起 芯片MAX485。根据实际需求选用AT89C51单片机，但由于其数 着十分重要的作用。
无论是在工农业生产还是在日常生活中的家 据存储区只有256个单元，需要扩展片外数据存储器6264。此外 用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。
因此对电动机的控 采用脉冲分配器CH250实现单片机对步进电动机的通电换向即脉 制变得越来越重要了。电动机的控制技术的发展得力于微电子技 冲分配，通过光电耦合器4N25实现步进电动机与单片机的电气隔 术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、离，由于单片机本身的驱动能力有限，因此需要采用专门的驱动电 微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使电动机控 路单电压驱动来实现功率放大，从而为电动机提供足够大的电流。 制技术在近二十多年内发生了翻天覆地的变化。
其中电动机的控 总体的硬件方框图如图1所示： 制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制。 本文采用硬件和软件相结合的办法实现单片机对步进电动机的运 动控制。
2 硬件部分 [2] PC机与AT89C51单片机 之间的串行通信在硬件上是由转 换器ATC-106和电平转换芯片MAX485来完成的。由于PC机 图1 总体的硬件框图 采用的是RS-232C接口标准，根据项目要求与生产中的实际情 况，需要采用传输距离较远的RS-485，因此需要采用RS-232C 3 软件部分 收稿日期：2007-05-18 通过软件实现PC机与单片机间的异步串行通信。
PC机采用查询的方式发送和接收数据，单片机采用中断的方式接收PC机 T —— 步进电动机运行第 +1 步时所用的时间 N 1+N 1 1 传送的信息，从而确定步进电动机的旋转方向，走的总的脉冲数； 即匀速运行每一步所需要的时间 采用软件延时法控制脉冲的分配，从而控制步进电动机的整个运 由于采用软件延时的方法来控制单片机发出脉冲的时间间 行过程。 隔即通过改变脉冲的频率来改变步进电动机的运行速度。
在步 进电动机匀加速运行阶段，只需按电动机每走一步所需要的时间 3.1 步进电动机运行的分析 [4] 来调用延时子程序即可。根据 步进电动机 的加减速要有严格的控制要求，那就是保证在 -VV 1- ii 不失步和过冲的前提下，用最快的速度和最短的时间移动到指定 =a (6) + TT 1- ii 位置。
本设计要求步进电动机的速度按图2所示运行。 —— 步进电动机匀加速运行阶段走第i步时的速度 V i —— 步进电动机匀加速运行阶段走第i步时所用的时间 T i 由于步进电动机在匀加速运行阶段走最后一步时的速度 与匀速运行时的速度V相同 V N 1 L L =V= 又因为 = 将其代入 = 且 V V V V N 1+N 1 1 1-i i T T i 1-i (2-6) TLTL - 1-ii 整理得到 a= +TT - 1ii 2 2 + + (7) TaT 0=LT TaTL ( ) - 1-ii i 1-ii 图2 步进电动机的运行过程 通过软件调用一个开平方函数就可以求得 首先令i= N 1 由图可知匀加速阶段与匀减速阶段的加速度和减速度大小 等直到 、T ，这样就可以求出步进电动机匀 、、T 1 T T T 2 1-N 3-N 2-N 1 1 1 相同，方向相反，加减速的时间相同，因此只需算出加速段走的步 加速运行阶段从静止开始每走一步所用的时间。
电动机在升速 数就可以知道减速时所走的步数，二者是一样的。计算过程如下： 过程中所走的总的步数即脉冲数为 ，从静止开始步进电动机 N 1 首先，恒速运行时的速度V是由用户设置的，因此是一个已 在匀加速阶段每走一步，升速阶段的总步数就减1，通过软件延时 知量。
加速度a，一个脉冲走过的距离L，整个运行过程所走的步 的方法来控制走每一步所用的时间，加速阶段的延时时间是逐渐 数即总的脉冲数P也都是给定值。运行方向是根据用户的要求 ，这样进行下 、直到 、、变短的，依次为 、T T T T T T 1 3-N 2 2-N 1 N 1-N 1 1 1 由软件确定的。
去，直到 =0，加速过程结束，进入恒速运行阶段。步进电动机 N 1 接着计算步进电动机运行时间 N 在恒速过程中走的总步数为 ，从恒速运行开始，电动机每走一 3 —— 为步进电动机匀加速运行时所用 根据 t atV = 1 1 步，恒速总步数就减1，因为恒速运行时走每一步用的时间都是相 的时间 同的，因此软件延时的时间均为 ，直到恒速总步数减为0，恒 T V 1+N 1 可以求出t = (1) 1 a 速过程结束，进入减速运行阶段。
由于匀减速运行的过程是加速 由于匀加速阶段与匀减速阶段的加速度大小相同，因此匀 过程的逆过程，在匀加速运行阶段，步进电动机走的总的步数为 t 加速运行阶段所用的时间t 与匀减速运行时所用的时间 是相 2 1 ，且 =N ，减速阶段电动机每走一步，减速总步数就减1, N N 1 1 2 2 2 at 。因为是匀加速运行，所以S= 同的，即t = ，由a和t t 1 1 1 2 2 软件延时的时间是逐渐变常的，依次为 、、、直 T T。
6.步进电机的单片机控制
步进电机的单片机控制通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；采通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动1、对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V） 使用L298N芯片驱动电机 L298N芯片可以驱动两个二相电机（如图1-1），也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
而使用L298N时，可以用L297来提供时序信号，可以节省单片机IO口的使用；也可以直接用单片机模拟出时序信号，由于控制并不复杂，故选用后者。 2、数码管显示电路的设计 串行接法 设计中要显示4位数字，用74LS164作为显示驱动，其中带锁存，使用串行接法可以节约IO口资源，但要使用SIO，发送数据时容易控制。
二、步进电机控制原理 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。 步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。
其基本原理作用如下： （1）控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。
（2）控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 （3）控制步进电机的速度 如果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。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
三、理论设计 1、步进电机驱动电路 通过L298N构成步进电机的驱动电路，电路图如图3-2所示。 通过单片机的IOB8~IOB13对L298N的IN1~IN4口和ENA、ENB口发送方波脉冲信号，2、数码管显示电路的设计 数码管的显示驱动使用74LS164，通过的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。
3、4x4键盘电路 使用了标准的4x4键盘，单片机的A口低8位为键盘的接口。尽管设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，我们使用了4x4的键盘。
7.求一份某单片机控制系统的设计与应用的论文
步进电机的单片机控制系统的设计摘要：采用8051单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。
用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。采用的H-桥驱动器使步进电机在开环状态下达到较高的变速转速，同时断电相不产生负的转矩分量，其能量被输入到电源，即将接通的下一相中去，增大了电流容量，提高了其工作的可靠性。
关键词：步进电机；单片机； H-桥驱动器1 引言本文主要研究基于8051单片机的步进电机的驱动器，驱动采用H-桥驱动电路，使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、加减速及细分等各种操作。文中所设计的H-桥驱动电路可使步进电机具有更高的性能，同时把数字电路与驱动电路隔离开，避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。
2 控制系统的硬件设计步进电机的单片机控制系统硬件原理图如图1所示。 系统中采用并行控制，用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。
键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。由于篇幅有限，在此仅给出H-桥驱动电路和D/A转换接口电路的设计。
（1）H-桥驱动电路的设计H-桥驱动电路如图2所示。其主电路的功率三级管使用4个VMOS-FET分为Q1和Q4及Q2和Q3两组。
其中，Q1和Q3为低电平导通高电平关断；Q2和Q4为高电平导通，低电平关断。采用LM339比较器作为电流检测元件，改变其输入参考电压，即可改变流过电机绕组的最大电流。
比较器用一个D/A转换器来控制其参考电压，使其为一梯变化的电压值，可以实现对步进电机的细分控制。采用耦合变压器驱动VMOS功率管Q1和Q3，使其不存在静态导通条件。
同时用7406反向器和74LS00组成逻辑电路提供VMOS功率管栅极电压，其输出电压为10~15 V，可以保证VMOS功率管可靠截止和导通。当电机某相绕组通电时，输入控制脉冲使Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电流从电源经Q1和Q4，右侧比较器以及电机绕组通过，当绕组电流达到额定值时，右侧比较器发生翻转控制Q1关断，而电流一下降，Q1再次接通。
这种断续作用使相电流维持一个平均值。当电机绕组断开时，Q1和Q4截止，Q2和Q3接通，电流迅速从Q2,Q3和左侧比较器自行调整关闭功率管Q3，使电机绕组与高压电源断开，避免了绕组在电流衰减到零时再接着反向充电。
（2）D/A转换接口电路的设计D/A转换接口电路如图3所示。图中用DAC0832作为D/A转换器芯片，其输入为电流信号，可用UA741集成运放将输出的电流信号转换成电压信号。
DAC0832的寄存器选择信号CS及数据传送信号XFER都与地址线相连，当地址线选择好DAC0832后，只要输出WR控制信号，DAC0832就能一步完成数字量的输入锁存和D/A转换输出，并由UA741集成运放将电流转换为电压信号输出控制比较器的参考电压。 3 控制系统的软件设计在软件设计中仅给出系统的正、反转控制程序和系统加减速程序流程，其他程序在此不再给出。
（1）系统的正、反转控制程序系统全部用软件来实现相序的分配，直接输出各相导通或截止的信号。现以四相步进电机运行为例，用一个输出口的八位数据线来控制四相混合式步进电动机，A、B、C、D各相驱动线路的输入端分别用输出口四位来控制，规定低电平有效，则四相八拍工作时可用表1中的数据控制。
观察表1，要使步进电动机换相，只需对字节内容进行循环移位就可以了，左移时电动机正转，右移时电动机反转。用8051 P1口输出，在初始化程序中对P1装载表1中的任一数据编程，则正转换相程序如下：CW: MOVA, R0 ；将输入口状态送累加器RL A ；左移循环移位MOV P1, A ；送回输出口RET ；返回使用上述软件方法时，一般是用8051内存的一个位地址存储电动机运行的方向标志。
当执行程时，首先判断方向标志，若为0，则调用正转子程序；若为1，则调用反转子程序，从而实现方向控制。（2）系统加减速程序用定时器中断方式来控制电动机变速时，实际上是不断改变定时器装载值的大小。
在控制过程中，采用离散办法来逼近理想的升降速曲线。为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所需的装载值固化在系统的ROM中，系统在运行中用查表法查出所需的装载值，这样可大幅度减少占用CPU的时间，提高系统的响应速度。
系统加减速流程图如图4所示。 4 结语（1）本设计中介绍了步进电机接口电路，配合以单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和精确控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；（2）设计中用软件代替环形分配器，通过对单片机的设定，用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动，大大提高了接口电路的灵活性和通用性；（3）采用的H-桥驱动器使步进电机在开环状态下可以达到较高的变速转速，且断电时不产生负的转矩分量。
参考文献：[1]王福瑞，等.单片机微机测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998.[2]陈理壁.步进电机及其应用[M].上海：上海科学技术出版社。
8.51单片机控制步进电机
用单片机同时是不可能的，当然，时间间隔小到可以接受，跑几个任务，那也可以视为同时。
要实现真正意义上的同时，用FPGA/CPLD是可以完成的。话说回来，也许你的同时并不是说一定严格地同时工作，只是说一个单片机去控制四个步进电机，那就好办多了。
一个步进电机，比如4相5线那种，4个IO口可控制一个，四个步进电机就要16个，驱动芯片用ULN2003即可。当然，如果你的IO口不允许使用这么多，那也可以通过串转并的方法，扩展IO口，比如用74HC595，三根IO口控制它，它可以级联，三根线可以控制很多片。
一片为8位，两片就为16位，3片为24位 …… 只要加些三极管驱动那三根控制线，三个IO口可控制一串级联的74HC595，得到的扩展IO口，那是相当多的。我用三个IO口控制过5片74HC595，三个IO口一下子就扩展成了40个IO口！！。
9.步进电机的单片机控制
步进电机的单片机控制 通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号； 采通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动 1、对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V） 使用L298N芯片驱动电机 L298N芯片可以驱动两个二相电机（如图1-1），也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
而使用L298N时，可以用L297来提供时序信号，可以节省单片机IO口的使用；也可以直接用单片机模拟出时序信号，由于控制并不复杂，故选用后者。 2、数码管显示电路的设计 串行接法 设计中要显示4位数字，用74LS164作为显示驱动，其中带锁存，使用串行接法可以节约IO口资源，但要使用SIO，发送数据时容易控制。
二、步进电机控制原理 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。 步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。
其基本原理作用如下： （1）控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D，通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。
（2）控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 （3）控制步进电机的速度 如果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。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
三、理论设计 1、步进电机驱动电路 通过L298N构成步进电机的驱动电路，电路图如图3-2所示。 通过单片机的IOB8~IOB13对L298N的IN1~IN4口和ENA、ENB口发送方波脉冲信号，2、数码管显示电路的设计 数码管的显示驱动使用74LS164，通过的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。
3、4x4键盘电路 使用了标准的4x4键盘，单片机的A口低8位为键盘的接口。尽管设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，我们使用了4x4的键盘。
10.基于单片机步进电机自动控制系统设计
能实现步进电机的正转、反转、手动和自动控制。
步距角为1.5°或3°已知步进电机的型号是36BF003（属三相步进电机），工作相电压的标称值是27V，相电流的标称值是1.5A，保持转距是78mN·m 步距角为1.5°/3° 。Protel99SE软件的应用及仿真PCB板的制作。
关键词：步进电机 功率放大电路 TWH8751 Protel99SE目录一、设计目的、意义…………………………..…………………………第2页二、步进电机的工作原理…………………………………………………第2页三、步进电机的系统组成框图……………………………………………第5页四、单元电路设计…………………………………………………………第6页五、步进电机供电电源电路设计………………………………………..第8页六、仿真及Protel实验结果……………………………………………….第9页七、Protel99SE软件介绍………………………………………………….第10页八、设计心得………………………………………………………………第11页.九、参考文献………………………………………………………………第12页一、设计目的、意义： 1）了解步进电机的结构和工作原理。 2）掌握步进电机控制系统的设计方法及其调试技术。
3）能够使用电路仿真软件进行电路调试。步进电机驱动控制系统设计内容二、步进电机的工作原理 .步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前，生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。
这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。
叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
三相发电机主要是三相交流同步发电机。其转子通常为直流励磁线圈产生的电磁铁，为发电机工作提供磁场。
定子是在空间互差120度电角度的三相交流绕组（按照一定规律连接的线圈组称为绕组）。 直流电且由原动机带动三相同步发电机的转子旋转时，转子磁场对定子的三相绕组有相对运动，定子的三相绕组就感应三相交流电。
调节转子线圈通入直流电流的大小，可以改变定子的三相绕组电压的大小，改变原动机的转速，可以改变定子的三相绕组电压的频率。 图1 1、结构：如图1所示， 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て，（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转： 如A相通电，B,C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A,C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。
如C相通电，A,B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B,C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A,B,C,A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て，向右旋转。
如按A,C,B,A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。
而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。
往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……（m-1）/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力F与（dФ/dθ）成正比 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密，S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。
力矩=力*半径力。
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