1．目的及意义
由老师给的设计要求出可以看出，本次设计的目的就是设计并搭建一个完整的单片机系统，测试57及以下的步进电机的启动力矩、最大力矩及最高转速。旨在通过本题毕业设计，使我们能熟练掌握单片机应用系统的设计与应用，并对步进电机使用完全了解。
步进电机最早是在20世纪20年代由英国人开发出来的，当时工业机械化不盛行，步进电机的控制手段仅仅停留在简单机械化操作上。时至今日，随着晶体管电子器件的发明且应用在步进电机的驱动控制中，使得步进电机逐渐数字化、自动化。步进电机又称脉冲电动机或者阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulsemotor，其应用已经有了80年的历史。步进电机本来就是一种离散运动的装置，是纯粹的数字控制电动机，驱动器通过外加控制脉冲，控制步进电机各相绕组的导通或者截止，从而使电动机产生步进运动。
目前国内外常用的步进电机驱动控制方式有三种：1.数字电路集成芯片脉冲控制方式；2.PLC控制方式；3.变频器控制方式。现在，步进电机已成为除了直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。它的应用已经渗透到数字控制的各个领域。步进电机在发展趋势上是继续沿着小型化的方向发展，形状方面是改圆形电动机为方形电动机，使得转子力矩体积有所提高，另外，对电动机进行综合设计，且向五相和三相电动机方向发展。在今天，步进电机的推广和应用越来越重要。
与此同时，随着现代电子技术发展起来的单片机也是现代计算机技术的发展领域，单片机具备了智能化和系统化的作用，这样的单片机具备了极大的优点，单片机还有激励-运行响应的特点。
设计并搭建一个完整的单片机系统，用来测试步进电机的力距、最大转速等参数。使用单片机驱动步进电机,可以通过编程方法,在一定范围内自由设定步进电机的转速、往返转动的角度以及转动次数等,而且还可以方便灵活地控制步进电机的运行状态,以满足不同用户的要求。通常来讲，我们把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。
步进电机主要应用的方面有：复印机、传真机、打字机、FDD、监视摄影机、照明装置、自动机械、游戏机、医疗器械等。这些都是与生活息息相关的装置，可见步进电机有着很好的应用价值。
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2. 研究的基本内容与方案

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本次设计的基本内容： 第一步，了解步进电机的原理；第二步，熟悉步进电机的控制方式，同时由于设计要求是基于单片机实现的，所以步进电机的单片机控制更加需要透彻领悟；此外，理解步进电机的驱动方式。最后通过单片机系统的操作，将步进电机的流距、最大转速等参数显示在显示屏上。

目标：设计并搭建一个完整的单片机系统，该系统除具备液晶显示屏和键盘外，还应具备力矩传感器、光电测速等专用单元。该系统要能够测试57及以下的步进电机的启动力矩、最大力矩及最高转速。通过本题毕业设计，要求学生测出步进电机相应数据，从设计中学会熟练掌握单片机应用系统的设计与应用，并对步进电机使用完全了解。

拟采用的技术方案及措施：

本次设计主要测试的参数有两个：力矩和速度。整体的结构框图就是以51单片机为基础，外接一个键盘电路和显示屏，通过驱动电路把单片机和步进电机连接起来，以实现单片机对步进电机的控制。

首先，测量速度方面，我打算采用的方案是使用由发光二极管和光敏三极管组成的光电传感器。测速的过程是：在步进电机的转轴上安装一个圆盘，并在圆盘的边缘开一个孔让二极管发出的红外光刚好可以通过，在圆盘的上下方分别安装好发光二极管和光敏三极管，当电机转动时就可以通过圆盘来改变光敏三极管接收的光线，从而产生点位信号的变化，这样就构成了一个收发检测系统，可以检测电机的转速。通过单片机发出的脉冲信号，控制步进电机的转速，当脉冲逐渐增加但是转速却不增加，说明到达步进电机的最大转速。

测量力矩用到的传感器自然就是力矩传感器（扭矩传感器）。将力矩传感器安装在联轴上，一端与步进电机连接，将启动力矩和最大力矩显示在显示屏上。

3. 参考文献

（1）（日）坂本正文. 步进电机应用技术[M].科学出版社，2010.05

（2） 刘春霞，高精度编码器细分误差分析及快速评估方法，黑龙江大学出版社，2015.12