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摘 要

步进电机作为一种完全由数字控制的进行精确步进运动的电动机，它的性能优良，稳定度高，使用灵活，成本低，在现代工业控制中得到了广泛的运用。

本文设计了一个受电脉冲控制的步进电机，它采用的是四相八拍的工作方式，改变它的绕组的接电相序来调控它的转动方向，控制电脉冲的输入数量以及频率来改变它的转动的角度和转动的速度。通过ULN2003驱动电路来放大功率以适应步进电机带负载时产生的较大扭力。用LCD1602液晶显示步进电机的转向，速度等。

本系统设计了各个模块，驱动电路；STC89C52微处理器控制模块；基本的交互外设按键及显示器件模块；通过AD9绘制电路图，用AD9仿真电路，在keil c平台用C语言编制和调试本课题微处理器89C52的程序，基本符合设计要求。

关键词：STC89C52 步进电机 电脉冲

Design of Stepping Motor Control System Based on STC89C52

Single Chip Microcomputer

Abstract

Stepping motor as a fully digital control of the precise stepper motor,It has excellent performance, high stability, flexible use and low cost. It is widely used in modern industrial control.

In this paper, we design a stepper motor by electric pulse control, it is designed for four phase eight shot, by changing the motor windings energized phase sequence to change its direction of rotation and control electric pulse input quantity and frequency to change it and the speed of rotation. Through the ULN2003 drive circuit to amplify the power to adapt to the stepper motor with load when the larger torque. Using LCD1602 liquid crystal display stepper motor steering, speed, etc..

The system will be designed for each module，circuit module for driving a stepping motor; STC89C52 microprocessor control module; the basic interaction device keypad and display module; based on AD9 drawing circuit diagram, circuit simulation with AD9, in keil c platform, use the C language to compile and debug the subject microprocessor 89C52 program, in line with the basic design requirements.

Key Words: STC89C52；Stepper motor；Electric pulse

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景 1

1.2 步进电机国内外研究现状 1

1.3 本文的主要工作和安排 2

第二章 步进电机控制系统总体设计方案 3

2.1 系统设计原理 3

2.2 单片机控制模块 3

2.2.1 单片机的选型 3

2.2.2 STC89C52单片机的引脚和说明 4

2.2.3 时钟电路 6

2.2.4 复位电路 7

2.3 步进电机模块 8

2.3.1 步进电机简介 8

2.3.2 步进电机结构 8

2.3.3 步进电机的工作原理 9

2.4 ULN2003芯片概述 10

2.5 LCD1602液晶显示模块 11

2.5.1 LCD1602简介 11

2.5.2 LCD1602管脚说明 11

2.5.3 LCD1602液晶控制指令 13

第三章 步进电机控制系统的软件设计 15

3.1 主控模块的程序设计流程 15

3.2 步进电机的一般控制 17

3.2.1 定时器与中断程序 17

3.2.2 键盘行列扫描 18

3.2.3 步进电机的正反转和加减速 20

3.3 LCD显示模块 21

第四章 系统的调试与分析 23

4.1 硬件电路板制作与程序的烧入 23

4.2 步进电机功能测试 24

第五章 总结与展望 26

5.1 总结 26

5.2 下一步工作的展望 27

参考文献 29

致 谢 30

附录一 电路原理图 31

附录二 程序代码与注释 32

第一章 绪 论

1.1 研究背景

步进电机的角位移和线位移可以由它产生的数字信号转化而来，它是一种启动和停止都很迅速的可以调控驱动的元件^[1]。步进电机在重复定位上有很高的精确度，驱动的速率和发出指令的脉冲信号的同步是非常严密的,能够调整正转和反转以及速度的大小。

本设计使用STC89C52单片机来实现步进电机控制系统的原因是因为它的价格实惠、低廉、用起来非常方便，在机床的数字控制上有着普遍的应用。还有很多要求有定量供给的，需要能够起到定位功能的机器工具，也是需要使用到步进电机。步进电机接收单片机给它发送的数字脉冲信号，使它的内部结构发生角位移，根据发送信号的快慢来决定它运转的速度的大小，单片机发送给步进电机的脉冲数决定着它停止的位置^[2]，不管步进电机的负载有没有发生变化，它的误差都是周期性的，而不是累积的，所以单片机可以很好的控制步进电机。本设计采取的控制步进电机的方法就是调控脉冲发送的速度的快慢以及数量的多少，输入一个脉冲就会转动一个步距角，它转动的总角度就是根据给它输入脉冲的个数来决定。也就是说，单片机发送脉冲信号给驱动电路，可以放大信号，使得步进电机执行相应的操作，步进电机因此得以调控 ^[3]。

1.2 步进电机国内外研究现状

开发出来的步进电机有非常好的机能，它的工业用途非常普遍。很早的时候是把它作为研究开发而需要使用的产品，所以生产的数量比较少。1970年初，在步进电机的研究上面有了进步，比如在驱动器的设计上面有了很大的进展。1975年至1985年左右是步进电机的重要发展阶段，人们一直在开发并且开发出了各种高性能的步进电机。自1985年到现在，步进电机在大量研究工作中使得它的性能更上一层楼，很多混合式步进电机和驱动器在被广泛的使用。

步进电机一开始是在国外被发明出来的。在70年代，中国的江苏、浙江、北京等地已经开始生产和使用步进电机，并且步进电机在各行业上都能得以使用。在70年代，设计出来的驱动芯片基本上都是由全分立元器件来构成可运算逻辑电路，在很多仪器的使用上面往往需要精确的定位功能，这个时候就需要使用到步进电机，而有一些，比如说遥控飞机，它对精度位置的要求没有那么高，因为它只要能转起来就行了。

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