怎么实现基于51单片机的步进电机控制系统的设计？

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高原

2021-10-19 14:42:54

具体实现功能

系统由STC89C52单片机+单体数码管+LED指示灯+ULN2003驱动芯片+DC-5V步进电机构成。
具体功能：
（1）实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止；
（2）2个发光二极管显示正反转，1位7段LED数码管显示当前转速档位（共9个档位）；
（3）4个红色LED，指示电机的转速。

设计背景

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行机构，其转子角位移与输入脉冲的频率成正比，通过改变脉冲频率可以实现大范围的调速；同时，步进电机易于与计算机和其他数字元件接口，因此被应用于各种数字控制系统中。
本设计所选的步进电机是四相步进电机，采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本次毕业设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的，并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
本文设计的系统，操作简便，控制灵活，显示清晰，制作成本低，性价比较高。
硬件设计

硬件威廉希尔官方网站由以下模块构成：
（1）单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块，以实现整体功能，其以STC89C52单片机为核心芯片，并辅以复位威廉希尔官方网站和晶振威廉希尔官方网站。
（2）按键模块。实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止。
（3）显示模块。1位7段LED数码管显示当前转速档位（共9个档位）。
（4）步进电机模块。
（5）转数指示模块及正反转指示模块。

软件设计

根据本文设计需求，在硬件威廉希尔官方网站设计的基础上，需要通过软件编程实现的具体功能：
（1）驱动各个模块工作，实现数码管的清晰显示，实现电机驱动；
（2）实现按键控制步进电机正转、反转、加速、减速、停止；
（3）2个发光二极管显示正反转，1位7段LED数码管显示当前转速档位（共9个档位）；
（4）4个红色LED，指示电机的转速。

原理图

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。