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1、关于步进电机的调研报告08车辆工程（2）班徐睿单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点，广泛应用于数控机床、 机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。步 进电机是数字控制电机，将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲 信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，非超载状态下，根据上述线性关系，再加 上步进电机只有周期性误差而无累积误差，因此步进电机适用于单片机控制。步进电机通 过输入脉冲信号进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲总数决定，而电机的转速由脉 冲信号频率决定。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。因此，
2、单 片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件，在数控系统、 自动生产线、自动化仪表、绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用。微电子学的迅速发 展和微型计算机的普及与应用，为步进电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电 路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降 -氐了硬件成本又提高了控制的灵活性， 可靠性及多功能性。用同一个电路只要改变软件就可实现多种控制方案，特别是MCS_51系列单片微型计算机，它集 CPU RAM ROM CTC I/O于一体，具有集成度高、软件资源 丰富、控制功能和位寻址功能强等优点
3、，更为控制器的软硬件设计提供了方便。本文介绍 MCS-51系列的8031单片机对三相、四相、五相等不同相数步进电动机实现启动、停止、 正转、反转、变速等控制的软件设计。本应用系统只需改变EPRO内容及相应引脚的控制功能就可用于各种不同要求的系统。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信号的频率和脉冲数， 而不受负载变化的影响， 即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机 只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制 变的非常的简单。步进电机的调速一般是
4、改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机 的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电 机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角 来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用AT89C51型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正 反转的功能。步进电机的运转一般是有脉冲和方向信号来控制的，脉冲的频率控制着电机的转速， 脉冲的个数控制着电机的转角；方向信号的高、低电平控制着电机的正、反转向。用单片 机控制步进电机时，可以用一个输出口来发脉冲：高电平一延时一定时间
5、一 低电平一延时一定时间一 高电平一，延时的长短控制脉冲的频率，电平的转换次数可以折算 成脉冲的个数；用另一个输出口作为方向信号。注意：有的驱动器要求方向信号一般要在 脉冲信号几十到几百微秒之前有效！否则可能会影响控制精度。我们用单片机芯片的输出 口来直接接步进电机驱动器的脉冲和方向信号，以控制步进电机的运转，发现电机运转不 正常，是因为步进电机驱动器的脉冲和方向信号一般采用了光电隔离器件，光隔的导通需 要10毫安左右的电流，而单片机芯片输出口的驱动能力一般都达不到，所以应该在单片 机芯片的输出口增加一个驱动芯片（比如 74LS04,然后再接驱动器的控制信号端。本设计采用采用AT89C51系列
6、单片机对步进电机进行控制，对单片机控制步进电机 系统的控制方式和软件设计进行了研究，分别从位置控制、速度控制和减速控制三方面进 行了详细的分析。在步进电机系统中，相应的控制信号由单片机来产生，根据需要通过键盘输入电机 的转动方向，转动速率及转动步数，在工作时用数码管来动态显示剩下的步数。所以，软 件部分由4大模块组成：系统监控、键盘扫描及处理、显示程序、控制信号产生程序。本系统采用单片机控制的步进电机系统，其转动方向、转动速率及转矩数可以通过 键盘输入，运用程序对这些数据进行处理，由单片机发出相应的控制信号，增加了控制的 灵活性。运用中段方式，使系统在运行时可随时改变步进电机的运行方式， 做到实习控制 经实验验证，达到了预期的设计目的，并投入了使用。本系统具有通用性，对于不同步进 电机，可以通过修改相应的电路及相关程序即可实现。实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加 简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件一一步 进电机.