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上海工程技术大学课程设计（论文）步进电机控制系统

目录

1.绪论1

2.系统原理1

2.1方案介绍1

2.2方案思路2

2.3系统框图2

2.4步进电机的原理2

2.5步进电机的拍数2

2.6步进电机的步距角2

3.硬件设计3

3.1单片机的选择4

3.2I/O接口芯片的选择5

3.3步进电机的选择5

3.4四位数码管的选择6

4.软件设计7

4.1主程序原理7

4.28255初始化程序设计8

4.3步进电机程序设计8

4.4显示子程序设计10

5.调试与故障分析10

6.课程总结11

7.参考文献12

8.系统设计结果12

附1：硬件原理图13

附2：源程序代码14

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上海工程技术大学课程设计（论文）步进电机控制系统

1．绪论

步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移的控制电机，其位移速度与

脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子与

转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当定子上绕组通电

时，可产生激励磁场，并与转子形成回路。如果转子和定子之间的齿没有对

齐，鱿鱼磁力线力图走磁阻最小的线路，从而带动转子旋转一角度，使转子

的一对磁极旋转方向与定子的磁场方向一致。当定子绕组矢量磁场旋转实际

上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲

电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进

电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转

动，从而使电机旋转。每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步

距误差不会长期积累。随着电力电子技术的发展，可以实现细分驱动，即将

一个步距角细分成若干小步来驱动。步进电机必须使用专用的步进电机驱动

设备才能够正常工作。步进电机系统的运行性能，除与电机自身的性能有关

外，在很大程度上还取决于驱动设备性能的优劣。

2.系统原理

2.1方案介绍

本设计主要实现以下七项功能：

（1）设计一个步进电机控制系统，通过单片的P1口输出脉冲信号，不

断的发送脉冲信号，使步进电机连续运行。

（2）利用K0、K1、K2、K3开关，使单片机读取开关状态，跳转至相应

的程序中。

（3）当开关K0置位时，程序执行第一功能，即步进电机正转450度，

反转450度，反复循环。

（4）当开关K1置位时，程序执行第二功能，即步进电机正转180度，

反转180度，反复循环。

（5）当开关K2置位时，程序执行第三功能，即步进电机原地踏步，进

一退一，反复循环。

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上海工程技术大学课程设计（论文）步进电机控制系统

（6）当开关K3置位时，程序执行第四功能，即步进电机前进两步后，

反复循环。

（7）利用8255I/O接口扩展芯片接四位数码显示管，根据开关的不同

状态使数码管显示不同的步进电机工作状态。

2.2方案思路

因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的，将电脉冲信号转变为角

位移或线位移的开环控制元件。所以怎样产生这个脉冲信号和产生怎样的信

号是电机控制的关键。用单片机来产生这个脉冲信号，通过单片机的P1口

输出脉冲信号，因为所选电机是三相的，所以只需要P1口的低四位P1.0~P1.3

分别接到电机的四根电线上。使用P3.0~P3.3口来调整电机的运动状态，通

过开关K0、K1、K2、K3按钮，就可以改变定时初值从而改变了电机的运动

状态，利用8255扩展接口接LED数码管，可以显示当前的电机按钮状态，

具体结构见2.1框图

2.3系统总框

四位数码显示管