【正文】 電機(jī)（不單是步進(jìn)電機(jī)）所需要的電流一般比較大，控制芯片的IO口不能提供大電流，所以一般不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。常用的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片有兩種，一種是L297，另一種是L298n[14]。兩相繞組同時(shí)通電時(shí)，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生引力。因此,步進(jìn)電機(jī)可工作于單相通電,雙相通電,以及雙相交叉通電[13]。電機(jī)的加速旋轉(zhuǎn)與減速旋轉(zhuǎn)也可以又各相定子通斷電的頻率改變[12]。SA通電時(shí)A磁極接通，產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子2靠近磁極A；之后SA斷開，SB接通，產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子3靠近磁極B；接著SB斷開，SC接通產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子4靠近磁極C，周而復(fù)始電機(jī)就會(huì)旋轉(zhuǎn)。8．難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩 不宜用作高速轉(zhuǎn)動(dòng) 10．在體積重量方面沒有優(yōu)勢(shì)，能源利用率低。 7．根椐給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 5．沒有轉(zhuǎn)向器等機(jī)械部分，不需要保養(yǎng)，故造價(jià)較低。3．沒有角累積誤差。步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn)[11]：1．不需要反饋，控制簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)也是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。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（即步進(jìn)角）。如圖36所示。單片機(jī)需要5V的穩(wěn)定電壓，故選擇AMS1117 ，芯片的1管腳接電池的正極，2管腳接單片機(jī)的VCC端，3管腳與電池的負(fù)極與單片機(jī)GND相連并接地。對(duì)于固電壓版本，可采用更小的電容，具體可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定。，以防止環(huán)境溫度造成過高M(jìn)ax.AMS1117芯片的特性如下：AMS1117器件引腳上兼容其他三端SCSI穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的SOT223，8引腳SOIC，和TO252(DPAK)塑料封裝。%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。在最大輸出電流時(shí)，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。但眾所周知，電池在放電過程中,電壓會(huì)隨著時(shí)間減小,運(yùn)行過程中電壓會(huì)漸漸達(dá)不到要求,而充滿電時(shí)電壓又過高,如圖35所示，而單片機(jī)的工作電壓最好為5V，如果不進(jìn)行降壓穩(wěn)壓處理，會(huì)對(duì)單片機(jī)造成損害,故要在電源與單片機(jī)之間加穩(wěn)壓芯片。但只有信號(hào)不能驅(qū)動(dòng)外加模塊，因此在外接引腳的旁邊另接一排同樣數(shù)量引腳的排母，并且接5V的電源，與同樣數(shù)量的接地的排母。、C3一般采用15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好，不會(huì)受到電路的干擾。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如下：，一般采用10~30uF，單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是讓單片機(jī)能正常工作并發(fā)揮其功能時(shí)所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)[7]。、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；，共8個(gè)中斷源；，3級(jí)加密位；ROM；；它的主要功能特性如下[6]：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的是STC89C52單片機(jī)作為主處理芯片。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國防航空航 天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 （3）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī) 智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、 再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。例如工廠流水線的智能化管 理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 （5）實(shí)用性好:體積小,功耗低,價(jià)格便宜,易于產(chǎn)品化。（3）便于擴(kuò)展:片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有很多供擴(kuò)展用的(總線,并行和串行的輸入/輸出)管腳，很容易組成一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件(如:程序指令,常數(shù),表格)固化在ROM中，不易受病毒破壞。ROM一般小于8KB，RAM一般小于256B，RAM可分別擴(kuò)展至64KB。 單片機(jī)就是將CPU，RAM，ROM，定時(shí)/計(jì)時(shí)器和多種接口集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)[4]。許多專用功能芯片的內(nèi)核集成了51單片機(jī)，與51系列單片機(jī)兼容的微控制器以IP核的方式不斷地出現(xiàn)在FPGA的片上系統(tǒng)中。經(jīng)過20多年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了以個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱為微控制器（MCU SingleChip Microputer），它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。到這里只是能讓步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作，并沒有體現(xiàn)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的靈活性。單片機(jī)作為總控制芯片要有穩(wěn)定合適的電壓輸入，所以在單片機(jī)與電源之間要接穩(wěn)壓電路。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的正反與速度及兩個(gè)電機(jī)之間的協(xié)調(diào)配合，從而達(dá)到控制目的。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)各部分框圖如圖21所示：圖21 系統(tǒng)框圖由于整個(gè)系統(tǒng)基于單片機(jī)，首先應(yīng)該了解單片機(jī)的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方法。為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)，還需設(shè)計(jì)一些為系統(tǒng)服務(wù)的模塊?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而精確地控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。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。 課題研究的內(nèi)容步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。目前打字機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、傳真機(jī)等設(shè)備都使用了步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格很多，按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為磁阻式(也稱反應(yīng)式或變磁阻式)電機(jī)、混合式電機(jī)、永磁式電機(jī)和特種電機(jī)等四種主要型式。（3）與數(shù)組設(shè)備兼容 ,能夠直接接收數(shù)字信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn): （1）通常不需要反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)為脈沖電流，它能將輸入的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階躍型的角位移或直線位移，因而步進(jìn)電機(jī)可看作是一個(gè)串行的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。 tracking。 stepper motor。關(guān)鍵詞：STC89C52；步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；循跡；避障 第1章緒論Stepping motor vehicles drive system design based on SingleChip Microputer AbstractThis design with STC89C52 SCM smallest system as the core, designed a two phase fourwire stepping motor drive circuit.至此來證明所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路的可行性。文章包括了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速這些基本旋轉(zhuǎn)，以及在此基礎(chǔ)之上同時(shí)控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。第1章緒論基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)了一種兩相四線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器電路。整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小車的行走動(dòng)作。并在小車上增加一些傳感器模塊，使單片機(jī)正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)小車執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，根據(jù)傳感器模塊的反饋，不斷修正，直到任務(wù)實(shí)現(xiàn)小車循跡與避障功能。文章中不僅包括了在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)上的單片機(jī)擴(kuò)展電路，也包括了專門為單片機(jī)供電的5V穩(wěn)壓電路的分析與設(shè)計(jì)，以及使單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī)USB接口直接進(jìn)行通信的上位機(jī)電路的設(shè)計(jì)。The whole system by single chip microputer control stepping motor drives the output signal, to control the motion of the stepper motor, and realizes the car to walk. Articles including the stepper motor are turning, inversion, acceleration, deceleration, these basic rotation, and on this basis at the same time control two stepper motors, implement the car move forward, backward, turn left and turn right. And add some on the car sensor module, MCU to normal driving stepping motor, drive car corresponding tasks at the same time, according to the feedback of sensor module, the correction unceasingly, until the task to realize the car tracking and obstacle avoidance function. At this point to prove the feasibility of the designed driver circuit.Not only included in the article based on step motor drive circuit of single chip microputer extended circuit, also included for MCU power supply 5 v voltage regulator circuit analysis and design, and make the microcontroller serial port and the puter USB interface directly municate superior mechanical and electrical design of the road.Keywords: STC89C52。 stepper motor drive circuit。 obstacle avoidance 第1章緒論目 錄第1章緒論 1 1 課題研究的內(nèi)容 1第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 2 2 2第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 4 4 4 4 單片機(jī)選用 5 6 9 10 10 10 11 11 11 13 13 15 15第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 19 電機(jī)方向控制 19 20 21 21第5章總結(jié)與展望 23 23 23參考文獻(xiàn) 24 附錄Ⅰ 程序清單 25 25 27 31 附錄Ⅱ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路 35 附錄Ⅲ 外文文獻(xiàn)翻譯 36 I附錄Ⅲ 外文文獻(xiàn)翻譯第1章緒論 1 步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行部件。由于步進(jìn)電機(jī)能夠直接接受數(shù)字信號(hào)，而不需數(shù) /模轉(zhuǎn)換，所以使用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)顯得非常方便[1]。（2）位置誤差不會(huì)積累。（4）可以快速啟停。步進(jìn)電機(jī)不需位移傳感器就可精確定位，所以在精確定位系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)必將發(fā)揮它的控制方便、控制準(zhǔn)確的特點(diǎn)，在工業(yè)控制等領(lǐng)域取得更為廣泛的應(yīng)用[2]。它是用電脈沖信號(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)既簡單、廉價(jià)，又非?？尚校虼嗽诖蛴C(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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)是兩相步進(jìn)電機(jī)，通過軟件和硬件的結(jié)合首先實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速功能，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)循跡、避障。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)小車系統(tǒng)，就是在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一些模塊，使單片機(jī)正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)小車執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，根據(jù)傳感器模塊的反饋，不斷修正，直到任務(wù)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)單片機(jī)電路部分由供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路與I/O電路部分組成，再由單片機(jī)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)循跡功能與避障功能。其次，單片機(jī)包括很多種類，在大致了解單片機(jī)之后應(yīng)該為設(shè)計(jì)選擇一款合適的單片機(jī)，之后再對(duì)這款單片機(jī)經(jīng)行深入研究，了解這款單片機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)與內(nèi)部構(gòu)造，才能知道單片機(jī)與其他芯片的連接方法。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受到一個(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，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度是一步一步運(yùn)行的。但單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，最好的解決方法是設(shè)計(jì)一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，再由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。另外，為了能更方便的讓計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信，還要設(shè)計(jì)一種上位機(jī)軟件。因此還可以讓小車設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)循跡與避障兩個(gè)功能，讓小車在接收傳感器反饋信號(hào)的情況下，完成預(yù)想的任務(wù)。51系列單片機(jī) 是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一[3]。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片