文档字数：22158
一、题目
基于单片机的步进电机驱动控制系统设计
二、指导思想和目的要求
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件。每出现一个脉冲，它就相应的运行一步。步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，在数控机床、绘图仪、打印机及机器人领域得到广泛应用。为了得到性能优良的控制结果，出现了很多步进电机控制系统，其中采用单片机作为控制核心的控制系统得到了广泛的应用，使用这种控制系统在步进电机的驱动上已经做的非常好。本课题通过研究步进电机和单片机的原理，实现以单片机为核心的步进电机控制系统设计，达到对步进电机的转速和转角的控制。
三、主要技术指标
1. 研究步进电机和单片机的原理，并基于单片机实现步进电机驱动控制系统的设计；
2. 利用Proteus仿真平台仿真实现以单片机作为控制核心对步进电机进行驱动控制的电路设计和软件设计及仿真。
四、进度和要求
第01周----第02周： 查找相关资料，对英文资料进行翻译；
第03周----第04周： 熟悉步进电机、单片机及如何使用单片机对步进电机进行驱动控制的相关原理；
第05周----第06周：熟悉Proteus 8.0的应用；
第07周----第13周：设计电路图并利用Proteus 8.0进行仿真实现；
第14周----第16周：撰写毕业设计论文，论文答辩。
五、主要参考书及参考资料
[1] 蔡美琴.MCS—51系列单片机系统及其应用（第二版）.高等教育出版社，2004-6-1.
[2] 张毅刚，基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程的基础实验与课程设计，人民邮电出版社.2012-4-1
[3] 张明林，C语言程序设计，西北工业大学出版社，2005.
[4] 谭浩强，C++面向对象程序设计.清华大学出版社，2006
[5] 雷凯，步进电机细分驱动技术的研究[D].苏州大学硕士论文.2003.
[6] 黄勇.廖宇.高林，基于单片机的步进电机运动控制系统设计.湖北名族学院论文.2008.
[7] 房玉民，杭柏林.基于单片机的步进电机开环控制系统[J].电机与控制应用.2006.
[8] 张巍.浅谈单片机控制步进电机[J].安防科技.2006.
[9] 刘宝延，程树康，步进电机及其驱动控制系统[M],1997.11.
[10] StePPingmotorhandbook6[M]
[11]Development of a Novel Drive Topology for a Five Phase Stepper Motor,T.S.Weerakoon and L.Samaranayake,Dept.of Electrical and Electronic Engineering,Faculty of Engineering,University of Peradeniya,Sri Lanka .
[12]《Stepper Motor System Basics》[M]AMS advanced micro systems inc. 2000
[13]Albert C.Leenhout.Smooth Step Motor Motion With Halt Driver.Annaul Symposium on IMCSD.1995 24 (2).
基于单片机的步进电机驱动控制系统设计
摘 要
步进电机广泛应用于工业，军事和医疗自动化领域，如数控装置，牵伸机，机械手，印刷及包装设备。采用单片机控制步进电机，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理想控制。系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路实现步进电机转向及转速的控制。采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，采用软件编程的办法实现脉冲的分配，完成对步进电机的控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。本方案主要通过三大块来设计，包括驱动电路设计、状态显示部分设计和按钮部分设计。并通过控制脉冲频率来控制电机转动的角度和速度，实现对步进电机的有效控制。本课题采用单片机作为控制核心，实现对步进电机起停、正转、反转、加速、减速的功能，并在LED上显示。本设计有以下优点：单片机软件编程可以实现自动化和精确化控制，避免了失步、振荡等对控制精度的影响；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，提高了接口电路的灵活性和通用性；单片机的强大功能使显示电路、键盘电路、复位电路等外围电路有机的组合，提高系统的交互性。
关键词：步进电机，单片机，转动，驱动
ABSTRACT
...KEY WORDS：stepper motor, SCM, turning, Drive
目 录
第一章 绪论 5
1.1 前言 5
1.2研究背景 7
1.3国内外研究现状 8
1.4主要研究内容 9
1.5 本章小结 9
第二章 步进电机与单片机简介 10
2.1步进电机概述 10
2.1.1步进电机定义 10
2.1.2步进电机工作原理 10
2.1.3步进电机主要类型与选择 11
2.1.4步进电机静态指标 12
2.1.5步进电机动态指标 12
2.1.6步进电机驱动系统 14
2.2单片机概述 15
2.2.1单片机定义 15
2.2.2单片机组成及应用 15
2.2.3单片机的应用系统 16
2.2.4 AT89C51简介及引脚说明 17
2.3步进电机驱动方式 20
2.3.1步进电机驱动技术 20
2.3.2单片机驱动步进电机 22
2.4 本章小结 22
第三章 系统硬件设计 23
3.1系统设计环境 23
3.1.1Proteus软件 23
3.1.2Keil软件 24
3.2系统整体图 25
3.3单片机最小系统 26
3.4驱动电路部分 26
3.4.1ULN2003A系列驱动器 26
3.4.2驱动电路工作原理 28
3.5按键部分 29
3.6时钟晶振部分 29
3.7 本章小结 30
第四章 系统软件结构 31
4.1系统主程序 31
4.2显示部分 32
4.3定时器中断 32
4.4按键扫描 33
4.5本章小结 34
第五章 系统调试与检测 35
第六章 总结与展望 39
参考文献 41
致谢 43
附录 44
基于单片机的步进电机驱动控制系统设计
