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1、 基于单片机系统的步进电机驱动 摘 要 本文介绍了基于80C52单片机的步进电机控制系统的设计。分别概括的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的各种驱动方案；对一款四相步进电机以及80C52单片机的功能参数和一种驱动方式的特点，以及选择其原因进行了必要的说明；对基于80C52单片机的步进电机控制系统的原理进行了介绍；根据80C52单片机和步进电机的原理以及特点和参数选择了其他元器件，结合驱动芯片ULN2003A，建立了相应的电路图；进行了必要的电路分析说明，并将这个电路图制作成型，使其工作，实现加速减速等功能。关键词：步进电机；AT89C52单片机；ULN2003A驱动。 目 录 第1章 前 言
2、-1 1.1 课题的背景-1 1.2 发展概况-1 1.3 课题主要内容-1 第2章 步进电机的基本原理、分类和选择-1 2.1 步进电机的基本参数-2 2.2 步进电机的特点-2 2.3 步进电机分类-2 2.4 四相混合式步进电机的工作原理及工作方式-2 2.5 步进电机具体型号的选择-3第3章 步进电机驱动系统及驱动接口选择-3 3.1 单电压功率驱动接口-4 3.2 双电压功率驱动接口-4 3.3 高低压功率驱动接口-4 3.4 斩波恒流功率驱动接口-5 3.5 集成功率驱动接口及驱动芯片的选择-6 第4章 驱动系统硬件组成及具体驱动方案分析-6 4.1 关于80C52单片机的介绍 -
3、6 4.2 驱动系统总体结构 -8 4.3 驱动系统的驱动原理-9 4.3.1 步进电机的控制信号-9 4.3.2 控制信号功率的放大-9 4.3.3 单片机控制信号的输出-10第 5 章 驱动系统硬件电路及总电路-10 5.1 单片机最小系统-10 5.2 人机交互模块-11 5.3 按键开关部分-12 5.4 驱动芯片部分-12 5.5 总电路图-13第6章 驱动系统程序流程图-13第7章 结论-14附录 -14参考文献 -19 第1章 前 言1.1课题的背景 步进电机是现代数字控制技术中最早出现的执行部件，其特点是可以将数字脉冲控制信号直接转换为一定数值的机械角位移，并且能够自动产生定位
4、转矩使转轴锁定。如果在机械结构中再配以滚珠丝杠，那步进电机的高精度转角就可以转换为高精度直线位移，这在以精度为要求的现代机械控制中是极其重要的一点。 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个经济领域都有应用。步进电机作为一种控制用的特种电机，其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点，给实际的应用带来了很大的方便。研究步进电机的控制方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。为此，本文设计了一段步进电机驱动程序，可以实现对步进电机转动速度等级的调节，并用数码管显示。 1.2 发展概况 虽然步进电机已被
5、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，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。鉴于上述情况，本文决定以四相混合式步进电机为例叙述其基本工作原理及设计简单的驱动程序。望能对广大用户在选型使用时有所帮助。 1.3 课题主要内容 本课题将分析步进电机的工作原理，并简单介绍其各种驱动方式。使用单片机以软
6、件方式配合有关芯片和电路元件驱动步进电机，通过C语言编程方法，对步进电机的转速进行控制，使其在一定范围下运行。在Keil中编程并调试，Proteus中进行仿真，并很好地模拟出实验结果。最后，根据电路图焊接出实物。 第2章 步进电机的基本原理、分类和选择 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，当步进电机接收到一个脉冲信号，它就按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2.1 步进电机的基本参数 电机固有步距角：
7、它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8(表示半步工作时为0.9 整步工作时为1.8)这个步距角可以称之为“电机固有步距角”它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。 步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.72。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 保持
