摘要：随着科技进步，工业生产水平的提高，步进电机的应用非常广泛，而单片机控制步进电机是重要的控制方法之一，可以让步进电机的设计更加方便。算法的设计作为单片机控制步进电机的核心，有着举足轻重的地位。本文先对研究步进电机的背景意义进行阐述，以及国内外的步进电机控制系统进行了介绍；然后对控制方法进行叙述；最后提出了对步进电机控制系统未来的期望。

关键词：步进电机；单片机；步进电机控制器

1 研究背景与意义

国内外对步进电机的研究一直很活跃。因为步进电机的控制应用已经深深渗透到生活、生产的各个领域。步进电机是一种常用的机电元件,它的定角转动控制主要是通过电脉冲信号来对相绕组电流进行控制才得以实现的，与其他类型的电机进行相比，步进电机具有许多优点，比如较易于实现开环精确控制，并且无积累误差等，因此在各种各样的领域中都有步进电机广泛的应用。为了达到现在人们对智能化和网络化的需求，步进电机的控制技术也在不断更新发展，功能强大的单片机也越来越多地应用到步进电机控制系统。

步进电机控制器是一种发出特定脉冲信号驱动步进电机产生相应角位移的裝置，与步进电机是一个不可分割的整体，共同构成了步进电机控制系统^[1]。步进电机角位移量可通过控制器发送脉冲个数来控制，转动速度通过脉冲频率来控制，旋转方向可通过控制方向信号来完成^[2]。随着电子技术和计算机技术的发展，通过软件程序产生脉冲驱动硬件电路的控制方式逐渐普遍起来^[3]。单片机编写程序控制步进电机具有很好的数字控制特性，实现了将脉冲转换成离散的机械运动^[4]，并逐渐挖掘出了电机的潜力，因此以单片机为核心的步进电机控制系统已成为发展的趋势，也符合数字化发展要求和主题^[5]。

2步进电机的发展现状

在科学技术日新月异的今天，步进电机被广泛应用在数控机床、工业生产，自动化仪表等领域。凡需要对转角精确控制的，使用步进电机都有可以达到理想的控制效果。步进电机的控制包括正反转和速度控制^[6]。在控制系统中通过脉冲信号的缓冲使频率和脉冲数得到控制^[7]。国内过去几十年来，取得了长足的发展。

2.1国内研究现状

南昌大学的汪姝^[8]本针对车间光学镜片生产流水线的步进电机驱动控制系统，设计了一种实现用按键对步进电机的连续调速，实时控制与显示步进电机的工作方式。以AT89C51单片机为核心，利用单片机自身带的定时中断，I/O输出以及将一些外围器件等有机结合起来。采用优化合理的步进电机驱动电路，用软件编程等精确控制技术，使整个系统工作稳定可靠并能应用于光学镜片生产流水线。

天津大学的毕绍新^[9]通过建立三相反应式步进电动机的数学模型，设计了两种步进电机驱动器，一套包括控制器、环形分配器和功率放大器在内的步进电机斩波驱动器，以及适合三相反应式步进电动机的细分驱动器。步进电机斩波驱动器包括比较完善的信号隔离及保护环节，具有驱动器绕组电流上升速度快、关断迅速、电流波形较好、整机运行性能较好等优点，能满足工件加工的速度及精度要求。步进电动机的细分驱动器，在功率驱动中采用了大功率VMOS器件，在细分环形分配器设计中采用了两片GAL,使整个电路具有较高的运行性能，开关迅速，功耗小，体积较小，可靠性较高。