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1、青岛科技大学青岛科技大学开放实验报告开放实验报告院校：自动化学院院校：自动化学院 专业：专业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 年级：年级：1313 级级 1 1 班班 实验名称：实验名称：基于基于 Atmega16Atmega16 单片机的步进电机实验单片机的步进电机实验姓名：姓名： 学号：学号： 同组者姓名：同组者姓名： 同组者学号：同组者学号： 指导教师：指导教师：0基于基于 ATmega16ATmega16 单片机的步进电机控制系统设计单片机的步进电机控制系统设计摘要摘要：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
2、信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，广泛应用在各种自动化控制系统。本设计以 ATmega16 单片机为核心，对步进电机进行控制，通过按键实现步进电机的转动。经过 PROTEUS 仿真和硬件焊接，结果表明，系统实现了要求。该电路简单，可靠性强，运行稳定。关键字：关键字：步进电机，转动，单片机Design of ATmega16ATmega16 Control System for Stepping MotorAbstractAbstract : :Stepping motor is the open loop control device changing the electrical p
3、ulse signal into angular displacement or linear displacement.In the overload situation, the speed of motor, stop position depends only on the pulse signal frequency and pulse number, regardless of load changes,and it is widely used in all kinds of automatic control system.This design is based on ATm
4、ega16 microcontroller as the core to control stepping motor.The results show that the require has come true by the system.This circuit is simple,its reliability,stable operation.KeyKey words:words:stepping motor，roll，ATmega161目录目录一、一、 概论概论3二、二、 设计要求设计要求3三、三、 设计方案设计方案.4四、四、 程序设计程序设计.7五、五、 附录附录.91. 实物
5、图实物图2. 参考文献参考文献21、概论概论1.1.单片机单片机单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 同时用单片机还可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。本次实验采用的是ATmega16 单片机。2.2.步进电机步进电机步进电机作为电机的一种，可以靠开路控制做精确的定位，因此
6、普遍应用于电脑的外设及工业生产的自动化机具设备中，如 NC 车床、切割机，此外机器人的各个关节控制也大量的使用步进电机。对于小功率步进电机,一般采用单片机与步进电机驱动器联合工作的方式，单片机产生脉冲,控制停启，专用步进电机驱动器则进行脉冲环形分配及功率驱动。步进电机有以下优点:(1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制;(2)位置误差不会积累;(3)与数组设备兼容 ,能够直接接收数字信号;(4)可以快速启停。本次使用的步进电机是5线4相，可以用ULN2003芯片驱动，也可以接成2相使用的5V步进电机。32、设计要求设计要求通过按钮的控制，可以实现步进电机每次转动 45 度。三、设计方案三、
7、设计方案1.ATmega16 单片机的引脚分布图单片机的引脚分布图42.步进电机和步进电机和 ULN2003 驱动芯片驱动芯片5引脚说明：引脚说明：IN1、IN2、IN3、IN4 接单片机 I/O 接口-，+接 5V 电源基本工作原理：基本工作原理：通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。6每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控
8、制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。本设计使用步进电机两相五线电机，电压为 DC5V，本次设计中步进电机工作在二相励磁方式。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单四拍（单相绕组通电 A-B-C-D-A），双四拍（双相绕组通电 AB-BC-CD-DA-AB），八拍（A-AB-B-BC-C将硬件按照图中所示连接。通过按钮的控制，来使
9、单片机产生脉冲信号，并将脉冲信号传输给 ULN2003 驱动芯片中，ULN2003 是大电流驱动阵列，输出相应的脉冲信号，使步进电机的某相绕组通电，转动一定的角度。4 4、程序设计程序设计#include“iom16v.h“char number8=0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09;void DELAY(int a)7while(a-);void main()int i=0,j,d=0;DDRB=0XFF;DDRA=0XFF;PORTA=0XFF;DDRA=0X00;while(1)if(PINA=0XFE)DELAY(200);while(PINA=0XFE);if(PINA=0XFF) d=1;while(d)for(i=0;i64;i+)for(j=0;j8;j+)PORTB=numberj;DELAY(300); d=0;8 5 5、附录附录实物图：实物图：3.3.参考文献参考文献AVR 单片机嵌入式系统原理与应用实践（第二版 马潮著）9ATmega16 单片机数据手册ULN2003 中文资料
