基于單片機的步進電機控制系統研究

歐陽宏達

摘要文章介紹了步進電機的基本結構以及驅動器構成，提出了基于單片機的步進電機的脈沖分配和速度調節方法，給出了脈沖頻率調節的實現方法和實用程序，同時還提出了步進電機加減速控制的幾種方案及其微機控制。對現實工作中的步進電機控制系統研究具有十分重要的意義，文章中的研究理論，可以對我們的工作內容進行有效的指導，對提高工作質量和效率具有十分重要的作用。希望文章的內容能對今后工作予以正確的指導。

關鍵詞步進電機；控制系統

中圖分類號：TM34 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0047-02

不管是對于制造業來說還是對人們的生活來說，都要求技術越來越先進，發展的速度越來越快。人們對各種工具的功能和使用精度也在不斷的提高，尤其是計算機的水平發展起來之后，計算機計算已經廣發的應用于制造業和人們的生活領域中了。人們為了提高各種動力元器件的精度開始使用了步進電機，在人們生活中用到的很多電器元件和數控車床、數控銑床、數控刨床等數控設備中也應用了步進電機。所謂的步進電機實際上就一個動力執行元件，它的動作是接受外部控制器發送的一個電脈沖信號，然后這個脈沖信號再控制電動機的轉向和轉動角度的大小，從而實現對電動機的精確控制和調控，目前步進電機使用的范圍也越來越大。怎樣實現步進電機的控制也是一個很重要的問題，隨著電子技術的快速發展，控制步進電機的方式也越來越多，當前使用較多的方式是使用工控計算機對步進電機的動作進行控制。還有使用可編程控制器對步進電機的動作實現控制的，但是這兩種控制方式都會造成步進電機控制器的體積較大，成本較高。單片機是最近幾年發展起來的新型控制器，它的體積小，成本低也在漸漸的發展為了步進電機的控制器，單片機控制步進電機也進入例如一個新的時代。單片機控制步進電機能夠大大的提高步進電機動作的精度和較少步進電機的反應時間。

1步進電機單片機控制系統的設計

要保證控制系統夠能夠滿足對步進電機的轉向、轉速和轉動角的隨意控制。也要滿足操作人員容易進行操作，并且有很好的人機界面。

圖1控制系統原理框圖

步進電機的操作系統也和其他的控制系統一樣，是由硬件和軟件構成的。硬件部分就是指單片機、電源部分、顯示器、輸入部分和驅動部分構成的；軟件就要能夠實現輸入部分的控制、步進電機的轉速和轉向記憶轉動角的控制，也要實現顯示部分的控制即顯示步進電機實時的轉速、轉向以及轉動的時間和轉動的角度，這個控制系統結構如圖1所示。在設計軟件的時候主要使用計算機對單片機AT89S 51進行編程，這樣的結構比較簡單，能夠清晰易讀。

1）步進電機的工作過程。控制系統實現對步進電機的控制的原理是：在單片機里面編寫好控制程序，然后接通電源運行單片機的程序，這時單片機的IO輸出口發送一定波形脈沖，就能控制步進電機的動作。與此同時顯示器上也會顯示出步進電機的運動狀態，如圖2所示。

當步進電機在工作的過程中要能夠實現對步進電機的任意控制，就要在單片機上接入輸入模塊，這樣就能夠實現對操作參數的改變，實現對步進電機的實時控制。這樣在單片機上只需留出P1接口用于連接外部的輸入模塊即可，然后再將P2接口連接參數輸出模塊即可。這樣就不需要使用外部電路就能實現參數的輸入和輸出，使整個控制系統變的很容易操作和可見性強。脈沖信號的輸出是從單片機的P3接口處接4個引腳來完成脈沖信號的輸出，然后脈沖信號就會控制步進電機的驅動，從而實現步進電機的動作。

2）步進電機控制系統軟件設計。對于一個完整的控制系統來說，除了要有一個好的硬件系統還有具備一個性能優異的軟件系統作為支撐。要實現步進電機的正常和可靠運行，就要保證硬件和軟件系統的可靠性。

進行控制程序編寫的時候要先對單片機的各個接口進行定義。要先將電機驅動函數定義下來；然后再把液晶顯示屏上的編碼定義下來；最后把初始化函數的預設定義下來。首先定義形液晶發送數據指令；先對顯示屏左半屏進行寫數據然后對右半屏寫數據；然后寫設定寫入數據地址；接著設定左半屏、右半屏寫入數據開始地址；發送清屏指令。主函數開始時首先把要固定顯示的漢字編碼地址送到將要顯示的地址上，然后主函數進入循環通過查詢按鍵的狀態來確定步進電機的運行速度更新液晶顯示數據；送相應的數據地址到液晶顯示屏。

2結論

本文介紹了步進電機的一些用途，也了解一些傳統的控制步進電機的方式和方法，并分析了傳統控制步進電機的方式和方法的缺點。又介紹了當前使用比較多的用單片機實現對步進電機的控制的新方式，使用單片機對步進電機進行控制能夠實現整個設備的體積小，控制精度高等。通過大量的調研發現：使用單片機進行步進電機的控制不僅能夠節約成本還能大大的提高生產效率。

參考文獻

[1]方愛平.基于單片機的步進電機控制系統的設計與實現[D].浙江工業大學，2009.

[2]鄭寶瑞，陸仲達.基于單片機的步進電機控制系統的研制[J].齊齊哈爾大學學報（自然科學版），2010（04）：46-49.

endprint

摘要文章介紹了步進電機的基本結構以及驅動器構成，提出了基于單片機的步進電機的脈沖分配和速度調節方法，給出了脈沖頻率調節的實現方法和實用程序，同時還提出了步進電機加減速控制的幾種方案及其微機控制。對現實工作中的步進電機控制系統研究具有十分重要的意義，文章中的研究理論，可以對我們的工作內容進行有效的指導，對提高工作質量和效率具有十分重要的作用。希望文章的內容能對今后工作予以正確的指導。

關鍵詞步進電機；控制系統

中圖分類號：TM34 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0047-02

不管是對于制造業來說還是對人們的生活來說，都要求技術越來越先進，發展的速度越來越快。人們對各種工具的功能和使用精度也在不斷的提高，尤其是計算機的水平發展起來之后，計算機計算已經廣發的應用于制造業和人們的生活領域中了。人們為了提高各種動力元器件的精度開始使用了步進電機，在人們生活中用到的很多電器元件和數控車床、數控銑床、數控刨床等數控設備中也應用了步進電機。所謂的步進電機實際上就一個動力執行元件，它的動作是接受外部控制器發送的一個電脈沖信號，然后這個脈沖信號再控制電動機的轉向和轉動角度的大小，從而實現對電動機的精確控制和調控，目前步進電機使用的范圍也越來越大。怎樣實現步進電機的控制也是一個很重要的問題，隨著電子技術的快速發展，控制步進電機的方式也越來越多，當前使用較多的方式是使用工控計算機對步進電機的動作進行控制。還有使用可編程控制器對步進電機的動作實現控制的，但是這兩種控制方式都會造成步進電機控制器的體積較大，成本較高。單片機是最近幾年發展起來的新型控制器，它的體積小，成本低也在漸漸的發展為了步進電機的控制器，單片機控制步進電機也進入例如一個新的時代。單片機控制步進電機能夠大大的提高步進電機動作的精度和較少步進電機的反應時間。

1步進電機單片機控制系統的設計

要保證控制系統夠能夠滿足對步進電機的轉向、轉速和轉動角的隨意控制。也要滿足操作人員容易進行操作，并且有很好的人機界面。

圖1控制系統原理框圖

步進電機的操作系統也和其他的控制系統一樣，是由硬件和軟件構成的。硬件部分就是指單片機、電源部分、顯示器、輸入部分和驅動部分構成的；軟件就要能夠實現輸入部分的控制、步進電機的轉速和轉向記憶轉動角的控制，也要實現顯示部分的控制即顯示步進電機實時的轉速、轉向以及轉動的時間和轉動的角度，這個控制系統結構如圖1所示。在設計軟件的時候主要使用計算機對單片機AT89S 51進行編程，這樣的結構比較簡單，能夠清晰易讀。

1）步進電機的工作過程。控制系統實現對步進電機的控制的原理是：在單片機里面編寫好控制程序，然后接通電源運行單片機的程序，這時單片機的IO輸出口發送一定波形脈沖，就能控制步進電機的動作。與此同時顯示器上也會顯示出步進電機的運動狀態，如圖2所示。

當步進電機在工作的過程中要能夠實現對步進電機的任意控制，就要在單片機上接入輸入模塊，這樣就能夠實現對操作參數的改變，實現對步進電機的實時控制。這樣在單片機上只需留出P1接口用于連接外部的輸入模塊即可，然后再將P2接口連接參數輸出模塊即可。這樣就不需要使用外部電路就能實現參數的輸入和輸出，使整個控制系統變的很容易操作和可見性強。脈沖信號的輸出是從單片機的P3接口處接4個引腳來完成脈沖信號的輸出，然后脈沖信號就會控制步進電機的驅動，從而實現步進電機的動作。

2）步進電機控制系統軟件設計。對于一個完整的控制系統來說，除了要有一個好的硬件系統還有具備一個性能優異的軟件系統作為支撐。要實現步進電機的正常和可靠運行，就要保證硬件和軟件系統的可靠性。

進行控制程序編寫的時候要先對單片機的各個接口進行定義。要先將電機驅動函數定義下來；然后再把液晶顯示屏上的編碼定義下來；最后把初始化函數的預設定義下來。首先定義形液晶發送數據指令；先對顯示屏左半屏進行寫數據然后對右半屏寫數據；然后寫設定寫入數據地址；接著設定左半屏、右半屏寫入數據開始地址；發送清屏指令。主函數開始時首先把要固定顯示的漢字編碼地址送到將要顯示的地址上，然后主函數進入循環通過查詢按鍵的狀態來確定步進電機的運行速度更新液晶顯示數據；送相應的數據地址到液晶顯示屏。

2結論

本文介紹了步進電機的一些用途，也了解一些傳統的控制步進電機的方式和方法，并分析了傳統控制步進電機的方式和方法的缺點。又介紹了當前使用比較多的用單片機實現對步進電機的控制的新方式，使用單片機對步進電機進行控制能夠實現整個設備的體積小，控制精度高等。通過大量的調研發現：使用單片機進行步進電機的控制不僅能夠節約成本還能大大的提高生產效率。

參考文獻

[1]方愛平.基于單片機的步進電機控制系統的設計與實現[D].浙江工業大學，2009.

[2]鄭寶瑞，陸仲達.基于單片機的步進電機控制系統的研制[J].齊齊哈爾大學學報（自然科學版），2010（04）：46-49.

endprint

摘要文章介紹了步進電機的基本結構以及驅動器構成，提出了基于單片機的步進電機的脈沖分配和速度調節方法，給出了脈沖頻率調節的實現方法和實用程序，同時還提出了步進電機加減速控制的幾種方案及其微機控制。對現實工作中的步進電機控制系統研究具有十分重要的意義，文章中的研究理論，可以對我們的工作內容進行有效的指導，對提高工作質量和效率具有十分重要的作用。希望文章的內容能對今后工作予以正確的指導。

關鍵詞步進電機；控制系統

中圖分類號：TM34 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0047-02

不管是對于制造業來說還是對人們的生活來說，都要求技術越來越先進，發展的速度越來越快。人們對各種工具的功能和使用精度也在不斷的提高，尤其是計算機的水平發展起來之后，計算機計算已經廣發的應用于制造業和人們的生活領域中了。人們為了提高各種動力元器件的精度開始使用了步進電機，在人們生活中用到的很多電器元件和數控車床、數控銑床、數控刨床等數控設備中也應用了步進電機。所謂的步進電機實際上就一個動力執行元件，它的動作是接受外部控制器發送的一個電脈沖信號，然后這個脈沖信號再控制電動機的轉向和轉動角度的大小，從而實現對電動機的精確控制和調控，目前步進電機使用的范圍也越來越大。怎樣實現步進電機的控制也是一個很重要的問題，隨著電子技術的快速發展，控制步進電機的方式也越來越多，當前使用較多的方式是使用工控計算機對步進電機的動作進行控制。還有使用可編程控制器對步進電機的動作實現控制的，但是這兩種控制方式都會造成步進電機控制器的體積較大，成本較高。單片機是最近幾年發展起來的新型控制器，它的體積小，成本低也在漸漸的發展為了步進電機的控制器，單片機控制步進電機也進入例如一個新的時代。單片機控制步進電機能夠大大的提高步進電機動作的精度和較少步進電機的反應時間。

1步進電機單片機控制系統的設計

要保證控制系統夠能夠滿足對步進電機的轉向、轉速和轉動角的隨意控制。也要滿足操作人員容易進行操作，并且有很好的人機界面。

圖1控制系統原理框圖

步進電機的操作系統也和其他的控制系統一樣，是由硬件和軟件構成的。硬件部分就是指單片機、電源部分、顯示器、輸入部分和驅動部分構成的；軟件就要能夠實現輸入部分的控制、步進電機的轉速和轉向記憶轉動角的控制，也要實現顯示部分的控制即顯示步進電機實時的轉速、轉向以及轉動的時間和轉動的角度，這個控制系統結構如圖1所示。在設計軟件的時候主要使用計算機對單片機AT89S 51進行編程，這樣的結構比較簡單，能夠清晰易讀。

1）步進電機的工作過程。控制系統實現對步進電機的控制的原理是：在單片機里面編寫好控制程序，然后接通電源運行單片機的程序，這時單片機的IO輸出口發送一定波形脈沖，就能控制步進電機的動作。與此同時顯示器上也會顯示出步進電機的運動狀態，如圖2所示。

當步進電機在工作的過程中要能夠實現對步進電機的任意控制，就要在單片機上接入輸入模塊，這樣就能夠實現對操作參數的改變，實現對步進電機的實時控制。這樣在單片機上只需留出P1接口用于連接外部的輸入模塊即可，然后再將P2接口連接參數輸出模塊即可。這樣就不需要使用外部電路就能實現參數的輸入和輸出，使整個控制系統變的很容易操作和可見性強。脈沖信號的輸出是從單片機的P3接口處接4個引腳來完成脈沖信號的輸出，然后脈沖信號就會控制步進電機的驅動，從而實現步進電機的動作。

2）步進電機控制系統軟件設計。對于一個完整的控制系統來說，除了要有一個好的硬件系統還有具備一個性能優異的軟件系統作為支撐。要實現步進電機的正常和可靠運行，就要保證硬件和軟件系統的可靠性。

進行控制程序編寫的時候要先對單片機的各個接口進行定義。要先將電機驅動函數定義下來；然后再把液晶顯示屏上的編碼定義下來；最后把初始化函數的預設定義下來。首先定義形液晶發送數據指令；先對顯示屏左半屏進行寫數據然后對右半屏寫數據；然后寫設定寫入數據地址；接著設定左半屏、右半屏寫入數據開始地址；發送清屏指令。主函數開始時首先把要固定顯示的漢字編碼地址送到將要顯示的地址上，然后主函數進入循環通過查詢按鍵的狀態來確定步進電機的運行速度更新液晶顯示數據；送相應的數據地址到液晶顯示屏。

2結論

本文介紹了步進電機的一些用途，也了解一些傳統的控制步進電機的方式和方法，并分析了傳統控制步進電機的方式和方法的缺點。又介紹了當前使用比較多的用單片機實現對步進電機的控制的新方式，使用單片機對步進電機進行控制能夠實現整個設備的體積小，控制精度高等。通過大量的調研發現：使用單片機進行步進電機的控制不僅能夠節約成本還能大大的提高生產效率。

參考文獻

[1]方愛平.基于單片機的步進電機控制系統的設計與實現[D].浙江工業大學，2009.

[2]鄭寶瑞，陸仲達.基于單片機的步進電機控制系統的研制[J].齊齊哈爾大學學報（自然科學版），2010（04）：46-49.

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