【正文】 開 關(guān) SC接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時(shí)，由于 C相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4號(hào)齒和 C相繞組的 磁極對(duì)齊。圖 1是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 如下所示的 步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其功用是將脈沖電信 號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或是直線位移，就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或是前進(jìn)一步。 電機(jī)的共振點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二 、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180250pps 之間（步距角 ）或在 400pps 左右（步距角為 度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。 最大空 載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。稱之為失步 失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 15%以內(nèi)。 （二） 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)： 步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。四拍運(yùn)行時(shí)步距 角為θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） =度（俗稱半步）。 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA. 步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 θ 表示。 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)： （一） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ) 相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì) N、 S 磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微機(jī)控制。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。在非超載的情況下，電機(jī)的 轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制，在改革開放初期，國(guó)內(nèi)就已經(jīng)基本掌握，這與交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制相 比，難度要低得多。 國(guó)內(nèi)過去是用大力矩步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控，有實(shí)力的公司現(xiàn)在也采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，在驅(qū)動(dòng)設(shè)備的主要差距，是國(guó)外對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的控制理論與工程分析和應(yīng)用能力強(qiáng)，先進(jìn)的控制理論作為軟件，寫在控制器內(nèi)部。 國(guó)外在小功率的場(chǎng)合，還使用步進(jìn)電機(jī)，例如一些工業(yè)器材，工業(yè)生產(chǎn)裝備，打印機(jī)，復(fù)印件，速印機(jī)，銀行自動(dòng)柜員機(jī)。 國(guó)外在大功率的工業(yè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，目前基本不使用大扭矩步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)閺尿?qū)動(dòng)電路的成本，效率，噪音，加速度，絕對(duì)速度，系統(tǒng)慣量與最大扭矩比來比較，比較不劃算，還是用直流電動(dòng)機(jī)，加電動(dòng)機(jī)編碼器整體技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高。 國(guó)內(nèi)外研究概況 步進(jìn)電機(jī)是國(guó)外發(fā)明的。 rotation 臨沂大學(xué) 目 錄 1 引言 ............................................................. 1 課題研究的目的和意義 ................................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究概況 ...................................................... 1 2 步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................................... 1 步進(jìn)電機(jī)介紹 ........................................................ 1 ................................................ 6 單片機(jī)原理 .......................................................... 8 3 硬件電路的設(shè)計(jì) .................................................. 12 系統(tǒng)整圖 ........................................................... 12 電源部分 ........................................................... 12 最小系統(tǒng) ........................................................... 13 驅(qū)動(dòng)部分 ........................................................... 14 狀態(tài)指示部分 ....................................................... 14 按鍵部分 ........................................................... 14 時(shí)鐘部分 ........................................................... 15 復(fù)位部分 ........................................................... 15 KEILUVISION簡(jiǎn)介與調(diào)試 ............................................... 15 PROTEUS仿真步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) ............................................ 16 PROTEUS仿真步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn) ............................................ 17 PROTEUS仿真總圖與 PROTEUS簡(jiǎn)介 ........................................ 17 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 23 系統(tǒng)開發(fā)軟硬件環(huán)境 ................................................. 23 系統(tǒng)程序框圖 ....................................................... 24 系統(tǒng)程序 ........................................................... 25 6 結(jié)論 ............................................................ 31 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 33 致 謝 ............................................................ 34 臨沂大學(xué) 1 1 引言 課題研究的目的和意義 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成 相應(yīng)的角位移或線位移的微電動(dòng)機(jī)，它最突出 的優(yōu)點(diǎn)是可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，并且用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？?行 ，因此在 打印機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等 眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。 driving mechanism。 關(guān)鍵詞 ： 步進(jìn)電機(jī)；脈寬調(diào)制；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；單片機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng) 臨沂大學(xué) Design of The Control System of Stepmotor The openloop system which is posed by stepmotor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices, and many other fields. This article describes one design of stepmotor system based on program of the preparation of a motor , reverse, adjust speed, stop is written by pile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2021 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the lightemitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and singlechip microputer, the system hardware circuit, the program ponents, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, and the abovementioned functions are realized through the debugging. Key words: Stepping motor。本文內(nèi)容介紹了步進(jìn)電機(jī)以及單片機(jī)原理、該系統(tǒng)的硬件電路、程序組成，同時(shí)對(duì)軟、硬件進(jìn)行了調(diào)試，同時(shí)介紹了調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題以及解決問題的方法。 **屆 分 類 號(hào) : 單位代碼 : 臨沂大學(xué) 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名 ******* 學(xué) 號(hào) ************** 年 級(jí) ***** 專 業(yè) ****** 系 （院） ******* 指導(dǎo)教師 **** ****年 *月 *日臨沂大學(xué) 摘 要 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由于用其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？尚?，因此在打印機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。 本文介紹的是一種基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用匯編語(yǔ)言和Ｃ語(yǔ)言編寫出電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、停止程序，通過單片機(jī)、 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2021 以及相應(yīng)的按鍵實(shí)現(xiàn)以上功能，并且步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)要用 LCD 液晶顯示器顯示出來。該設(shè)計(jì)具有思路明確、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過調(diào)試實(shí)現(xiàn)了上述功能。 Pulsewidth modulated。 singlechip。 隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增， 研制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有 十分 重要的意義。中國(guó)在文化大革命中已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用，例如江蘇、北京都生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，驅(qū)動(dòng)電路所有半導(dǎo)體器件都是完全 國(guó)產(chǎn)化的，當(dāng)時(shí)是全分立元器件構(gòu)成的邏輯運(yùn)算電路，還有電容耦合輸入的計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，環(huán)形分配器。一些少數(shù)高級(jí)的應(yīng)用，就用空心轉(zhuǎn)杯電機(jī)，交流電機(jī)。國(guó)外用許多現(xiàn)代的手段將步進(jìn)電機(jī)排擠出驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，除了 前面提到的旋轉(zhuǎn)編碼器，打印機(jī)還使用