唐玲基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机运行控制系统摘要：步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的控制微电机,其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例;它易于实现与计算机或其它数字元件接口，适用于数字控制系统。
通过一种设计方案，包括硬件的介绍和组建、硬件原理图和软件流程图的设计、源程序的编写等，介绍一种基于单片机的步进电机运行控制系统。
该系统接收到液氮液面的液位信号后，与键盘、显示系统设置的初值比较后，转化成步进电机的步进脉冲，然后通过单片机控制器驱动步进电机旋转，以带动丝杆传动系统，进而控制液氮液面升降的运动。
关键词: 步进电机单片机控制Abstract: Step of electric motor is one kind transforms the pulsesignalthe straight line displacement or Angle displacement the control microelectrical machinery, its machinery Angle displacement and the rotational speedseparately becomes the proportion with the inputelectrical machinerywinding pulse integer and the pulse frequency; It is easy to realizeand the computer or other digital part connections, is suitable to thenumerical control system. Through one kind of design proposal, andsets up, the hardware schematic diagram and the software flow chartdesign, the source program compilation including the hardwareintroduction and so on, introduces one kind based on the monolithicintegrated circuit Step of electric motor operating control system.After this system receives the fluid nitrogen liquid level the fluidposition signal, after the keyboard, the display system establishmentstarting value comparison, transforms Step of electricmotor step entersthe pulse, then actuates through the monolithic integrated circuitcontroller Step of electric motor to revolve, leads the lead screwtransmission system, then control fluid nitrogen liquid levelfluctuation movement.Key word: Step of electric motor Monolithic integrated circuit Control引言：步进电动机是根据组合电磁铁的理论设计的，是一种把电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移，并用电脉冲信号进行控制的特殊运行方式的同步电动机，在数字控制系统中作执行元件。
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现摘要：步进电机是一类广泛应用于工业自动化领域的电动机，其特点是精度高、响应速度快。
本文基于单片机，设计并实现了一种步进电机驱动控制系统。
该系统通过单片机对步进电机进行精确控制，实现了步进电机的定位、速度调节、方向控制等功能。
通过实验验证，该系统能够有效地控制步进电机的运动，具有一定的实用价值。
1. 引言步进电机是一种在工业自动化领域广泛应用的电动机，其由于具有精确控制、自带位置反馈和无需增量编码器等特点，被广泛应用于数控机床、纺织机械、印刷机械等领域。
而基于单片机的步进电机驱动控制系统，能够通过软件控制实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性。
2. 步进电机的原理步进电机是一种能够按照预定的步长进行旋转的电动机。
其根据不同的工作原理可分为磁力转矩型和磁场转动型两种。
在本系统中我们选择了磁场转动型步进电机。
3. 单片机的选择本系统采用了XX型单片机，并结合其特点设计了相应的步进电机驱动控制系统。
4. 步进电机驱动电路设计步进电机驱动电路是实现步进电机精确控制的关键，本系统采用了XX电机驱动芯片，并参照其驱动电路设计了电路。
5. 程序设计通过单片机的软件控制，可以实现对步进电机的各项参数进行调节和控制。
本系统通过编程控制实现了步进电机的定位、速度调节和方向控制等功能。
6. 系统实现与实验结果经过系统的实现和实验验证，本系统能够有效地控制步进电机的运动。
实验结果表明，该系统具有较高的精确度和稳定性。
7. 总结与展望通过本文对基于单片机的步进电机驱动控制系统的设计与实现，我们得出了以下结论：本系统通过单片机实现对步进电机的高精度控制，具有较高的实用性和可行性。
然而，本系统还存在一些问题和不足之处，例如在特定条件下，步进电机可能出现失步现象等。
因此，未来可以进一步完善该系统，并结合实际应用场景进行优化，提高系统的精确度和稳定性。
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现
基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现一、本文概述本文旨在探讨基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现。
随着自动化技术的快速发展，步进电机在各种机械设备中得到了广泛应用，如打印机、机器人、数控机床等。
步进电机控制系统作为其核心组成部分，对于提高设备的运行精度和稳定性具有重要意义。
因此，本文将对基于单片机的步进电机控制系统的设计原理、硬件组成、软件编程等方面进行详细阐述，并通过实验验证系统的可行性和有效性。
本文将对步进电机的基本原理和控制方式进行介绍，为后续系统的设计奠定基础。
将详细介绍基于单片机的步进电机控制系统的硬件组成，包括单片机、步进电机驱动器、电源电路等关键部件的选型与连接。
在此基础上，本文将深入探讨步进电机控制系统的软件编程，包括控制算法的实现、驱动程序的编写等。
本文将通过实验验证基于单片机的步进电机控制系统的性能，分析其优缺点，并提出改进方案。
通过本文的研究，可以为步进电机控制系统的设计提供理论支持和实践指导，推动步进电机在自动化领域的应用发展。
本文的研究也为基于单片机的其他控制系统设计提供了有益的参考和借鉴。
二、步进电机及其工作原理步进电机是一种特殊的电机，其旋转角度与输入的脉冲数成正比，因此也被称为脉冲电机。
步进电机不同于传统的交流或直流电机，其不需要依靠外部电源进行连续供电，而是通过接收一系列离散的脉冲信号，以固定的步长进行旋转。
步进电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是由多个电磁铁组成的环形结构，每个电磁铁对应一个特定的步进角度。
而转子则是一个永磁体，它在电磁铁的磁场作用下进行旋转。
当定子上的电磁铁按照特定的顺序和时序进行通电和断电时，转子就会按照固定的步长进行旋转。
步进电机的工作原理可以简单概括为“磁阻最小原理”。
当定子上的电磁铁通电时，会在其周围产生磁场，转子上的永磁体在磁场的作用下会受到力矩的作用，从而发生旋转。
当转子旋转到某个位置时，其上的永磁体与定子上的电磁铁之间的磁阻达到最小，此时转子就稳定在该位置。
基于单片机的步进电机控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果.除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文地规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅.本人授权大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理.作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）地内容包括：1）封面（按教务处制定地标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字.3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）.4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目地图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范.图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上地双面打印4）图表应绘制于无格子地页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它基于单片机地步进电机控制系统设计摘要步进电机是机电设备中广泛使用地一种电机，经过长期地发展，步进电机地应用已渗透到数字控制地各个领域，尤其在数控机械中广泛利用了其开环控制地特点.近年来，随着微电子技术、大功率电力电子技术及驱动技术地进步，步进电机在工业机械等领域作为控制用电机和驱动用电机被广泛使用.传统上由纯电路设计地步进电机地控制和驱动电路一般较复杂，成本又高，而且一旦成型就难于修改,可移植性差，难以适应一些智能化要求较高地场合.本文介绍一种利用AT89S52单片机作为控制器，L298N作为电机驱动芯片来实现对步进电机地简易控制.该控制系统具有电路简单可靠，通用性强，成本低廉，灵活方便等特点.关键词：单片机；步进电机；L298NBased on SCM stepper motor controlAbstractStepper motor is widely used in electrical and mechanical equipment,through a long period of development, the application of stepper motor has penetrated into all fields of digital control,especially making useful of CNC machinery in the open-loop control characteristics.In recent years,with the improvent of micro-electronic technology,high-power power electronics and driving chnology,stepper motor as a controlling and driving electric motor is widely used in the fields of industrial machinery.Traditionally that it is provided by the pure circuit design stepper motor control and drive circuit is more complex and more expensive.Once the molding on the difficult and revised poor portability,it is difficult to adapt to a number of occasional demanding intelligent.This paper presents a single-chip microcomputer with the controller AT89S52 and L298N as a motor driver chip to achieve a simple stepper motor controlling.The control system is simple,reliable,high universality,low-cost, flexible and convenient.Key words:SCM。
【精品】基于单片机的步进电机控制系统设计_毕业论文设计
临沂大学毕业论文基于单片机的步进电机控制系统设计摘要步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言和Ｃ语言编写出电机的正转、反转、调速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2001以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用LCD液晶显示器显示出来。
本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。
该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。
关键词：步进电机；脉宽调制；驱动机构；单片机；转动Design of The Control System of Step-motorThe open-loop system which is composed by step-motor is simple, cheap and very practical, so there are very wide range of applications in printers and other office automation equipment and various control devices, and many other fields.This article describes one design of step-motor system based on microcontroller.The program of the preparation of a motor , reverse, adjust speed, stop is written by compile language. The above functions are realized through the microcontroller, motor driver chip ULN2001 and correspond key , and the work state of stepper motor is diaplayed through the light-emitting diode. This article introduces the principle of stepper motor and single-chip microcomputer, the system hardware circuit, the program components, while software and hardware for the debugging, at the same time introduces the problems which are appeared in the debugging process and the solutions of the problems . The design has the advantages of clear , high reliability, strong stability, and the above-mentioned functions are realized through the debugging.Key words: Stepping motor; Pulse-width modulated; driving mechanism; singlechip; rotation目录1 引言 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究概况 (1)2 步进电机与单片机简介 (1)2.1步进电机介绍 (1)2.2步进电机驱动系统介绍 (6)2.3单片机原理 (8)3硬件电路的设计 (12)3.1系统整图 (12)3.2电源部分 (12)3.3最小系统 (13)3.4驱动部分 (14)3.5状态指示部分 (14)3.6按键部分 (14)3.7时钟部分 (15)3.8复位部分 (15)3.9 KEIL-UVISION简介与调试 (15)3.10PROTEUS仿真步进电机正转 (16)3.11PROTEUS仿真步进电机反转 (17)3.12 PROTEUS仿真总图与PROTEUS简介 (17)4软件设计 (23)4.1系统开发软硬件环境 (23)4.2系统程序框图 (24)4.3系统程序 (25)6 结论 (31)参考文献 (33)致谢 (34)1 引言1.1 课题研究的目的和意义步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：鉴于步进电机内部控制方式为低成本的开环控制,与伺服电机控制和步进电机最显著区别在于成本低、开发周期短、系统简单。
特别是随着近年来工业自动化水平的不断提高和微机电技术的不断发展,小型轻便办公设备、家用电器、生活小电器、医疗器械、小型按摩理疗仪、电动玩具等消费类产品层出不穷,多样的使用需求对步进电机的有了严格要求。
本研究中首先详细介绍了基于51单片机的数据转换，不仅结构简单、功能齐全、稳定性好、可靠度高而且还具备十个不同档位的备选速度和正反转功能,能够通过数码管实时显示步进电机运行状态。
关键词:步进电机,单片机,正反转控制,电机驱动前言新中国成立以后,在国家政策的扶植下,我国工业技术水平赢得了较大的发展。
同一时期,步进电机关键技术和核心技术自主研发引起了广泛关注,以高校、科研机构、生产商研发团队为主体的队伍成为了我国步进电机技术的核心研发人员。
此后,我国各大工业技术相对发达的沿海城市涌现出一大批步进电机零部件及电子元件生产商,国产步进电机的生产、销售初见规模。
1步进电机控制总系统设计1.1系统框架本研究以四相步进电机为研究对象,围绕系统工作中反转、急停、加速、减速等多种功能,使步进电机的驱动系统和电机协调运作，文中在各个功能的按键上设置了发光二极管,用以直观的对外展示电机处于何种工作状态。
系统框架简图如图一所示。
图一步进电机控制系统框架简图1.2主控芯片选择随着智能化设备的不断发展,工业自动化领域内的步进电机应用不再是简单的选型、安装、调试、使用。
很多时候产品的更新换代、用户的不同需求都需要对控制器进行二次开发。
故而,步进电机控制系统设计过程中应当要求主控芯片支持多种语言且拥有良好的编程环境。
研究选择可多次擦写的STC89C5l芯片作为主控芯片。
2系统硬件电路设计2.1系统硬件总电路构成包括反转、急停、加速、减速等多种功能,文中在外接键盘上设置了6个按钮分别与上述功能一一对应,还在各个功能的按键上还设置了发光二极管,用以直观的对外展示电机处于何种工作状态及运行速度的档数。
基于单片机的步进电机控制系统的设计（有全套CAD图纸）
基于单片机的步进电机控制系统的设计（有全套CAD图纸）全套CAD图纸,联系 695132052由于部分原因,说明书已删除大部分,完整版说明书,CAD图纸等,联系695132052基于单片机的步进电机控制系统的设计摘要:步进电动机由于用其组成的开环系统既简单,廉价,又非常可行,因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
本文用汇编语言编写电机的正转,反转,加速,减速,停止程序,通过单片机,电机的驱动电路以及相应的按键实现以上功能,并且步进电机的工作状态要用相应的LED管显示出来。
关键词:步进电机;驱动电路;单片机;转动The Design of the Control System of Step-Motor Based on SCMOrient Science&Technology College of Hunan Agricultural University,Changsha 410128,ChinaAbstract: The open-loop system which is composed by stepping motor is simple, cheep, but very practical, so there are very wide range ofapplications in printers and other officeautomation equipment and various control devices, and many other fields. In this article descibes one design of step-motor system based on microcontroller. It designs the system hardware circuit and the program of the preparation of a motor, reverse, speed up, slow down, stop is written by compile language. The above function are realized through the microcontroller, motor driver circuit and correspond keys, and the work state of stepper motor is displayed through the light-emitting diode.Key Words: Stepping motor;driving circuit;single chip microcomputer;rotation1 前言课题研究的目的和意义步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的控制微电机,其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例.通过改变电脉冲频率,可在大范围内进行调速.同时,该电机还能快速起动、制动、反转和自锁.此外,步进电机易于实现与计算机或其他数字元件接口,适用于数字控制系统.步进电机只需采用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度,且这种系统不需要反馈信号,系统硬件实施比较简单。
基于单片机的步进电机控制系统的设计
本科毕业设计基于单片机的步进电机控制系统的设计摘要随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。
步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。
其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。
系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。
本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。
系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。
关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动Design of the Stepping Motor Control System Based on SCMQiu Haizhao(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields.Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle.This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module.This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use.Key words: SCM stepper LCD keyboard driver目录1 前言...............................................................0籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
基于单片机的步进电机控制系统单片机课程设计报告
基于单片机的步进电机控制系统单片机课程设计报告IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】微机原理与接口技术课程设计报告基于51单片机的步进电机控制系统学号姓名班级 2011级电子2班华侨大学电子工程系摘要步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。
步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。
在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
因此非常适合于单片机控制。
它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响, 因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
本课程设计以STC89C52单片机作为微控制器，使用混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN进行驱动，实现了对步进电机运行状态的简单控制，并将其运行状态用LCD1602液晶显示。
本次设计能实现的功能有电机运行、停止，设置运行圈数，调节转速，电机正反转，点动等。
关键词：STC89C52单片机，28BYJ-48步进电机，ULN2003AN驱动芯片，LCD1602显示，电机控制，点动第一章总体设计方案本次课程设计本课程设计以STC89C52单片机作为微控制器，使用混合式步进电机驱动芯片ULN2003AN进行驱动，实现了对步进电机运行状态的简单控制，并将其运行状态用LCD1602液晶显示。
本次设计能实现的功能有电机运行、停止，设置运行圈数，调节转速，电机正反转，点动等。
系统流程图如下：第二章硬件原理一、STC89c52单片机、STC89c52芯片简介STC89C52是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及STC89C52引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的步进电机控制系统设计摘要：本文应用AT89S51单片机、步进电机驱动芯片、字符型LED和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。
实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。
整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。
步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法，可以有效地减少系统开发的周期和成本。
该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。
最后给出了步进电机控制系统的应用实例。
关键词:AT89S51；LED；步进电机；软硬件协同仿真Design of Stepper Motor Based on SCMAbstract：In this paper, microcontroller, stepper motor driver chips, character LED and keypad array, build a set of stepper motor controller and driver as one of the stepping motor control system. Implementation of step motor and reversing speed control and display the data.The whole system uses modular design,simple structure reliable,through man-machine exchange interface can be set up to realize eachfunction,simple operation,easy to master.Stepper motor control system has been developed using the software and hardware co-simulation method, can effectively reduce the system development cycle and cost.The system can be applied to the stepping motor in electromechanical integration control and so on most occasions.Finally, an application example is given of stepper motor control system.Keywords:AT89S51;LED; Stepping Motor;software and hardware co-simulation引言随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第5卷第2期2015年4月智能计算机与应用INTELLIGENT COMPUTEＲAND APPLICATIONSVol．5No．2Apr．2015收稿日期：2015－03－20作者简介：唐玲（1985－），女，四川绵阳人，硕士，助教，主要研究方向：图像处理、电子技术实验设计与仿真。
步进电机控制系统的设计唐玲（西华师范大学物理与电子信息学院，四川南充637009）摘要：系统由单片机产生数字脉冲信号，通过ULN2003驱动芯片控制电机的运行。
由于脉冲信号的频率决定电机的转动速度，所以要改变转速就需要改变脉冲频率。
系统采用定时中断的方法改变脉冲频率，而按键次数主要控制外部中断用以改变存储区中的速度值，步进电机的输出脉冲频率就发生相应的改变，最终达到改变转速的效果。
关键词：脉冲频率；转速；定时中断；外部中断中图分类号：TP391.8文献标识码：A文章编号：2095－2163（2015）02－0062－03Design of Control System for Stepping MotorTANG Ling（Collge of physics and electronic information ，China West Normal University ，Nanchong Sichuan 637009，China ）Abstract ：The system produces a digital pluse signal by SCM ，and uses the ULN2003to drive chip control the operation of motor．Because the rotational speed of motor is detemined by the frequency of the pulse signal ，to change the system speed need change the pulse frequency．The system adopts the method of timing interrupt which is the way of changing the pulse frequency．In the meanwhile ，the number of buttons could control the external interrupt that is used to change the speed value in the storage area．The output pulse frequency of stepping motor will change accordingly．Finally the speed has to change．Key words ：Pluse Frequency ；Ｒotation Ｒate ；Timing Interruput ；External Interrupt0引言随着自动化控制的不断发展，运动控制技术已经成为推动新工业的重要技术，而运动控制系统中的核心单元就是步进电机控制模块。
步进电机是一种完成数字/角度转换的电磁机械装置，可以利用电脉冲信号驱动步进电机按预设的方向转动并控制其转动到一个固定角度。
综上分析可知，步进电机的转动应该有一定的角度定位，为了准确地定位，就需要控制其角位移量，而这一参数的控制可通过改变脉冲个数来实现；同时电机的转速大小也是可以改变的，主要是通过改变脉冲的频率来实现［1］。
1系统总体设计1．1系统的组成本系统主要用AT89S52单片机来实现，再配上四相八拍的步进电机。
由单片机产生的数字脉冲信号通过驱动芯片ULN2003来控制电机，同时电机还可以实现以下功能：加减速、正反转和液晶显示。
其中，显示主要是实时标明电机的转速，加减速和正反转则通过按键来控制，因此系统的主要组成部分是：ULN2003驱动电路、显示电路、按键电路、单片机最小系统、电源电路［2－3］。
系统总体设计如图1所示。
1．2按键电路电路中设置四个按键，主要用于输入控制完成顺时针旋转、逆时针旋转、加速、减速，分别是由K1、K2、K3、K4这四个按键确定。
电机的正反转由K1和K2的断开和闭合来实现，而K1和K2分别与单片机的P1．0和P1．1相连，K1和K2按键的状态由P1．0和P1．1接口送入单片机，单片机芯片再调用相应的方向转换程序。
而步进电机的转速变化主要通过改变脉冲频率来实现。
改变脉冲频率的方法有两种，分别是软件延时和定时中断。
本系统采用的是定时器中断，通过K3、K4的断开和闭合控制电机加减速，再通过外部中断控制改变存储区中的速度值，步进电机的输出脉冲频率就随存储区中的数值做出相应的改变，最终达到改变转速的效果。
按键电路图如图2所示。
图1系统总体设计Fig．1Overall designer of the system1．3驱动电路驱动电路主要是驱动芯片ULN2003，该芯片由达林顿管组成。
ULN2003的1B 4B 口接收单片机P0．0 P0．3的输出脉冲，而后从1C 4C 口将放大后的信号输出到步进电机的A 、B 、C 、D 相。
驱动电路如图3所示。
1．4显示电路由于电机具有换向和加减速的功能，而电机转速又分为不同的等级，因此为了实时观察电机的运行方向和运行速度，系统设计了工作状态和电机转速的显示电路。
显示电路采用LCD1602模块开发得到电机转速的实时显示。
LCD1602的ＲS 、Ｒ/W 、E 端口分别对接单片机的P0．5、P0．6、P0．7口，而D0 D7端口则分别连接了单片机的P2．0 P2．7。
显示电路如图4所示。
图2按键电路Fig．2Keycircuit图3驱动电路Fig．3Drivercircuit图4显示电路Fig．4Indicating circuit2软件设计由于系统主要是实现步进电机的转动和换向，所以设计过程十分清晰。
软件包含主程序部分、定时中断部分、外部中断部分和显示部分。
其中主程序需要完成系统的初始化、系统状态的显示、开关按键的扫描并根据检测结果实施相应的处理［4］。
特别地，系统的初始化可分解为如下步骤：一是初始化定时器，二是初始化外部中断。
三是给单片机P1口送初始值以决定脉冲分配方式，速度值存储区送初始值确定电机的启动速度，给旋转方向值送初始值用以确定电机的初始旋转方向，液晶显示初始化。
在此，给出主程序的具体工作流程如下：首先是对液晶显示进行初始化，然后进行按键状态的检测，检测到有状态变化，再调用步进电机的相关数据显示子函数。
按键检测时先检测正反转按键，再检测加减速按键。
当K1按键按下时，P1．0口读回值为低，电机开始以初始值（若初始值设为5档）顺时针旋转，显示器上显示“CW5”，再检测按键状态，若K3按键按一次，则电机转速加一档，显示器上显示“CW6”，若K3按键再按一次，则电机转速再加一档，显示器上显示“CW7”，依次类推。
若K4按键按一次，则电机转速减一档，显示器上显示“CW4”，若K4按键再按一次，则电机转速再减一档，显示器上显示“CW3”，依次类推。
同理，当K2按键按下时，P1．1口读回值为低，电机开始以初始值（若初始值设为5档）逆时针旋转，显示器上显示“CCW5”，再检测K3、K4按键的状态并选做相应的处理。
为了让电机正常运行，程序中设置了电机转速的范围，若电机转速在加减过程中使得转速超过预定范围，则电机将停止转动。
主程序流程图如图5所示。
图5主流程图Fig．5Main flow chart定时中断部分主要设置脉冲频率从而决定电机的转速。
电机定子上有绕组，当绕组上通入电流，而且电流是按一定（下转第67页）·36·第2期唐玲：步进电机控制系统的设计3．4信息熵分析信息熵指的是数据的混乱程度，密文的信息熵越高，则密文的混乱程度越高，信息熵的计算公式为：H（S）=∑S P（Si）log21P（Si）（7）对于由8个二元比特表示的像素值，当图像像素处于理想的随机状态时信息熵值为8，表1列出了几幅图像加密前后信息熵对比，显然密文的信息熵接近于8。
表1明文和密文信息熵对比Tab．1Information entropy comparisonof the plaintext and the ciphertext图像Ｒ通道G通道B通道明文密文明文密文明文密文Lena7．0407．99947．5827．99957．2797．9986 Pepper7．0587．99927．4937．99927．3387．9990 Baboon6．2717．99906．4447．99916．4997．99914结束语本文基于Chen混沌系统，提出了一个图像压缩加密算法。
首先用JPEG编码的方法，对图像进行预处理，将分块后的图像数据进行离散余弦变换，对变换后的系数进行处理，再经过两种熵编码过程完成对图像数据的压缩。
压缩后的图像数据流再进行置乱和扩散操作，这两种操作是在Chen 混沌系统产生的密钥流的控制下进行的，其中扩散过程采用密文反馈的方式增加算法安全性，最后得到了密文图像。
对算法的密钥空间分析、频率攻击分析和信息熵分析结果表明此算法具有较好的性能。
参考文献：［1］郝柏林．从抛物线谈起—混沌动力学引论［M］．上海：上海科学技术出版社，1995．［2］廖晓峰，肖迪，陈勇，等．混沌密码学原理及其应用［M］．北京：科学出版社，2009．［3］PAＲEEK N K，PATIDAＲV，SUD K K．Discrete chaotic cryptogra-phy using external key［J］．Physics Letters A，2003，309（1－2）：75－82．［4］GAO T G，CHEN Z Q．A new image encryption algorithm based on hyper－chaos［J］，Physics Letters A，2008，372（4）：394－400．［5］LI H J，ZHANG J S．A novel chaotic stream cipher and its applica-tion to palmprint template protection［J］．Chinese Physics B，2010，19（4）：040505．［6］YEＲS．A novel chaos－based image encryption scheme with an effi-cient permutation－diffusion mechanism［J］．Optics Communica-tions，2011，284（22）：5290－5298．［7］CHEN GＲ，MAO Y B，CHUI C K．A symmetric image encryption scheme based on3D chaotic cat maps［J］．Chaos solitons＆fractals，2004，21（3）：749－761．［8］PATIDAＲV，PAＲEEK N K，PUＲOHIT G，et al．A robust and se-cure chaotic standard map based pseudorandom permutation－substi-tution scheme for image encryption［J］．Optics Communications，2011，284（19）：4331－4339．［9］MIＲZAEI O，YAGHOOBI M，IＲANI H．A new image encryption method：parallel sub－image encryption with hyper chaos［J］．Non-linear Dynamics，2012，67（1）：557－566．［10］LI J H，LIU H．Colour image encryption based on advanced encryp-tion standard algorithm with two－dimensional chaotic map［J］．IET Information Security［J］．2013，7（4）：265－270．［11］SABEＲIKAMAＲPOSHTI M，MOHAMMAD D，ＲAHIM M S M，et al．Using3－cell chaotic map for image encryption based on biologi-cal operations［J］．Nonlinear Dynamics，2014，75（3）：407－416．［12］CHEN G．Ｒ．，UETA T．Yet another chaotic attractor［J］．Interna-tional Journal of Bifurcation and Chaos，1999，9（7）：檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸1465－1466．（上接第63页）的时间间隔接通，电机就会转动起来。