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1、贵州大学科技学院本科毕业论文（设计）第II页科技学院2011届本科毕业论文基于Arduino的步进电机的控制设计专 业： 通 信 工 程 指导教师： 周 骅 学生姓名： 何 琛 学生学号： 082004110499 中国贵州贵阳2012年5月贵州大学科技学院本科毕业论文（设计）第20页目录摘要IIIAbstractIV第一章 绪论11.1设计背景及意义11.2 现状和发展趋势21.3 设计内容及目标2第二章 采用技术简介32.1 Arduino概述32.1.1 Arduino的特色32.1.2 Arduino语言基本结构42.1.3 开发一个项目的基本流程42.2 Arduino Duemil
2、anove简介52.3 EasyDriver简介62.4 步进电机简介72.5 步进电机的工作原理82.5.1.电机固有步距角82.5.2步进电机的相数82.5.3 保持转矩（HOLDING TORQUE）82.5.4 DETENT TORQUE：9第三章 控制步进电机设计103.1 方案论证103.2 系统总体结构103.3 系统设计使用芯片123.4 系统工作原理133.5 步进电机控制程序133.6 系统设计实体图163.7 实验问题及解决16第四章 总结与展望184.1 总结184.2 展望18参考文献19致谢20基于Arduino的步进电机控制系统摘要近年来随着科学技术的不断提高，a
3、rduino的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。随着国民经济的快速发展，有很多平台可以控制步进电机，目前的步进电机控系统大多采用PLC控制器或8051单片机来控制。PLC控制器是一款可编程逻辑控制器，它工作环境要求低，操作简单，稳定性也比较好，但是它的成本很高。而8051单片机虽然成本较低，灵活性很好，但是8051单片机的工作环境要求较高，操作起来也复杂得多。在本设计介绍了Arduino控制步进电机的系统。在科技高速发展的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。步进电机是机电控制中常用的一种执行机构，其原理是通过对它的每相线圈中的电流和顺序切换来使步进
4、电机转动。本系统的硬件组成主要有：Arduino Duemilanove微控制器板、EasyDriver驱动、12V直流电源和电脑。本设计用EasyDriver驱动与Arduino Duemilanove微控制器板、12V直流外接电源连接，并用Arduino Duemilanove微控制器板与电脑连接，用程序控制步进电机实现转向、转速等控制。本设计具有结构简单、可靠性强、操作简单、程序设计简便和实用性强等特点，具有较高的通用性和应用推广价值。关键词：Arduino； EasyDriver；步进电机Based on the Arduino stepping motor control syste
5、mAbstractIn recent years, with the science and technology unceasing enhancement, the application of the arduino is continuously to the deepening, and push the traditional control test rapidly updated. Along with the rapid economic development, there are many platform can control the stepping motor,
6、the current step electric system equipped most PLC controller is used to control or the single chip microcomputer 8051. PLC controller is a programmable logic controller, it working environment low demand, simple operation, and stability are relatively good, but its very expensive. And the single ch
7、ip microcomputer 8051 although cost is low, flexibility is good, but the single chip microcomputer 8051 work environment of the demand is higher, operate up also is much more complicated.In this design introduced the Arduino control the step motor system. The high speed of development in science and
8、 technology today, motor has been the modernization of production and life plays a very important role. Stepping motor is mechanical and electrical control of a common actuators, its principle is to it through of each phase is the current coil switch and order to make stepping motor rotation. This s
9、ystem hardware mainly has: Arduino Duemilanove micro controller board, EasyDriver drive, 12 V dc power and computer. This design with EasyDriver drive and Arduino Duemilanove micro controller board, 12 V dc external power supply connection, and Arduino Duemilanove micro controller board connected wi
10、th the computer, with process control stepping motor rotation speed control to realize,. This design is simple in structure, reliability, simple operation, convenient and practical program design characteristics, it is of high popularization value universality and application.Keywords: Arduino; Easy
11、Driver; Stepping motor第一章 绪论1.1设计背景及意义在科技飞速发展的今天，出现了各种嵌入式硬件平台，而Arduino是一款相对价格不高、易于使用的嵌入式硬件平台。Arduino是一块基于开放源代码的USB接口Simple i/o接口板，包括12通道数字GPIO，4通道PWM输出，6-8通道10bit ADC输入通道，并且具有使用类似Java,C语言的IDE集成开发环境。包括硬件和软件在内的整个平台是完全开源的，并且使用的是松散地基于C/C+的语言。Arduino是为希望尝试创建交互式物理对象的实践者、喜欢创造发明的人构建的。Arduino可以作为一块Atmegaxx8系
12、列单片机开发板使用，可以连接多种电子元件外设，其中就有步进电机。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电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件，具有快速启动和停止的能力。当负荷不超过步进电机所提供的动态转矩值时，它就可能在一瞬间实现启动和停止。它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件(如温度、气压、冲击和振动等)的影响，仅与脉冲频率有关。它每转1 周步数都事固定的，在不丢步的情况下运行，它的步距误差不会长期积累。正是因为步进电机具备上述优点，它已经被广泛地用于自动控制系统中作为执行元件。随着科学技术的不断提高，有很多平台可以控制步进电机，目前
13、的步进电机控系统大多采用PLC控制器或8051单片机来控制。PLC控制器是一款可编程逻辑控制器，它工作环境要求低，操作简单，稳定性也比较好，但是它的成本很高。而8051单片机虽然成本较低，灵活性很好，但是8051单片机的工作环境要求较高，操作起来也复杂得多。而Arduino的开发板不仅成本较低，而且灵活性很好，同时它操作也很简单，因为它有一个简单的开发环境，底层的函数不用自己写，已经有集成的函数可以直接调用。因此开发和研制利用arduino的开发板来控制步进电机的控制系统是十分必要的。本文是以Arduino作为主系统控制步进电机转的圈数以及控制电机的启动和停止、正反转。 1.2 现状和发展趋势
14、在科技飞速发展的今天，出现了各种嵌入式硬件平台，而Arduino是一款相对价格不高、易于使用的嵌入式硬件平台。Arduino是一块基于开放源代码的USB接口Simple i/o接口板，包括12通道数字GPIO，4通道PWM输出，6-8通道10bit ADC输入通道，并且具有使用类似Java,C语言的IDE集成开发环境。包括硬件和软件在内的整个平台是完全开源的，并且使用的是松散地基于C/C+的语言。Arduino是为希望尝试创建交互式物理对象的实践者、喜欢创造发明的人构建的。Arduino可以作为一块Atmegaxx8系列单片机开发板使用，可以连接多种电子元件外设，其中就有步进电机。步进电机是一
15、种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件，具有快速启动和停止的能力。当负荷不超过步进电机所提供的动态转矩值时，它就可能在一瞬间实现启动和停止。它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件(如温度、气压、冲击和振动等)的影响，仅与脉冲频率有关。它每转1 周步数都事固定的，在不丢步的情况下运行，它的步距误差不会长期积累。正是因为步进电机具备上述优点，它已经被广泛地用于自动控制系统中作为执行元件。1.3 设计内容及目标本设计是以Arduino作为主系统控制步进电机转的圈数以及控制电机的启动和停止、正反转。使得系统达到对步进电机的启动、停止、正转、反转和运行距离的控制。随着科学技术的不断提高，目前有很多平台可以作为驱动控制步进电机，目前的步进电机控制系统大多采用PLC控制器或8051单片机来控制。PLC控制器是一款可编程逻辑控制器，它工作环境要求低，操作简单，稳定性也比较好，但是它的成本很高。而8051单片机虽然成本较低，灵活性很好，但是8051单片机的工作环境要求较高，操作起来也复杂得多。而Arduino的开发板不仅成本较低，而且灵活性很好，同
