硬件设计思路.doc
智能开关设计方案
智能开关设计方案智能开关设计方案一、设计思路智能开关是一个能够根据用户需求灵活控制电器设备的开关，能够实现自动化的开关操作，提高生活的便利性和舒适度。
本设计方案将智能开关分为两部分，包括硬件设计和软件设计。
硬件设计方面，根据开关的功能需求，设计一个小巧、美观且易于使用的外观，采用高品质的电子元件，以保证开关的可靠性和使用寿命。
同时，考虑到用户习惯的差异，设计开关的按键布局和触感，以便用户可以轻松按下开关。
软件设计方面，通过使用智能家居控制技术，将开关与智能手机或其他智能设备进行无线连接，实现远程控制。
通过手机APP或者语音控制以及定时控制，用户可以随时随地控制开关的状态，开关支持的操作包括开启、关闭、调亮度、调温度等。
二、具体实现1. 硬件设计- 外观设计：采用简约时尚的设计风格，使用优质的材质，如亚克力和金属，打造出一个精致、耐用且易于清洁的外观。
- 按键布局：根据用户的习惯和使用需求，设计开关的按键布局，如开关键、亮度调节键、温度调节键等，使用户可以方便地操作开关。
- 触感设计：使用高品质的触摸传感器，使开关有良好的触感反馈，用户按下开关时能够明确地感受到按键的状态。
- 连接接口：设计开关支持常见的电器设备连接接口，如插座、灯具等，以便用户可以方便地连接各种电器设备。
2. 软件设计- 连接技术：使用无线技术，如蓝牙、Wi-Fi等，将开关和智能手机或其他智能设备进行连接，实现远程控制。
- 用户界面：设计一个直观且易于操作的手机APP界面，用户可以通过APP实现对开关的控制，如开关的状态、亮度、温度等。
- 定时控制：在APP中设计定时控制功能，用户可以设置开关在特定时间进行自动开启或关闭，以实现智能化的场景控制。
- 语音控制：通过集成语音控制技术，用户可以直接通过语音命令来控制开关的操作，提高用户的使用便利性。
三、总结本方案提供了一个智能开关的设计方案，通过硬件设计提供了高品质的外观和可靠性，通过软件设计提供了远程控制、定时控制和语音控制等功能。
电气工程硬件设计思路
电气硬件设计硬件设计流程图前言：首先明确电气工程及其自动化主要是控制方向的，所以电气的硬件设计指比如说：输入/输出的开关量、数字量、模拟量的选择，执行器的选择，控制器的选择还有人机操作的选择等这些方面的确定。
（比如开关、各种继电器、保护器、PLC、电机等均为电气的硬件部分）要与机械部分的硬件相互区分，电气的硬件部分控制机械的硬件部分。
一确定系统控制任务与设计要求了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。
对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试二指定电气控制方案根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，例如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联线运行等。
还要确定控制系统应有的其他功能，例如故障诊断与显示报警、紧急情况的处理、管理功能、网络通信等。
三确定输入输出信号3-1控制对象的类型3-2控制对象的数值范围四硬件选型与配置4-1 控制器（多为PLC）选型与配置(1)选择合适的PLC机型：从性能结构、i/o点数、储存量和特殊功能考虑，并根据系统复杂程度和控制要求来选择。
已达到系统运行可靠、维护使用方便、和性价比。
(2)Plc的i/o点数的选择：首先估算系统i/o点数，根据现场的输入输出设备。
选择时保留百分之10到15的余量。
(3)输入输出模块的选择：○1根据现场输入信号与PLC输出模块的距离来选择工作电压。
例如12v不超过12m○2对于高密度的输入模块：一般接入输入模块总点数，不得超过PLC输入总点数的百分之60.输入部分输出有继电器、晶体管、晶闸管输出。
继电器输出便宜，输出变化不太快、开关频率慢的场合优先选择。
开关频率、功率因数低的感性负载，可选用晶闸管或晶体管输出，但是其过载能力低，对感性负载断开瞬间的反向击穿电压必须采取抑制措施。
而且输出模块的同时接通点数总电流不得超过该模块最大的允许电流值。
硬件详细设计方案模板-模板
硬件详细设计方案模板-模板`XXX产品-专业GPS方案提供商硬件详细设计方案（产品型号）Ver：编制：标准化：审核：批准：修改记录`产品名称版本号拟制人/修改人拟制/修改日期更改理由主要更改内容（写要点即可）注1：每次更改归档文件时，需填写此表。
注2：文件第一次归档时，“更改理由”、“主要更改内容”栏写“无”。
`目录一、功能简介 (3)二、硬件框架图 (4)三、项目技术难点 (4)四、外围设备 (4)五、硬件配置 (4)六、特殊需求 (9)七、项目问题列表 (9)一、功能简介1．导航`2．FM发射3．倒车后视4．蓝牙免提通话5．胎压检测6．游戏7．娱乐（MP3、MP4、PHOTO、TXT）8．计算器9．帮助文件查看（PDF）(说明:绿色字体部分为示例,仅供参考!编制文档时请删除此说明.)二、硬件框架图三、项目技术难点四、外围设备五、硬件配置1.基本系统名称型号核心参数功耗厂家CPUDRAMFLASH操作系统1)CPU概述2.功能模块1)基本系统电源管理名称型号规格电气特性厂家`充电管理芯片电源芯片1电源芯片2电源芯片4电源芯片3电源管理模块I/O状态表：I/O 状态EINT15/GPG7EINT16/GPG8EINT19/GPG11EINT8/GPG0EXTURTCLK/GPH12AIN0 nBATFLTI/O软件选择上/下拉I/O作用充电中充饱电禁止充电未插DC电池电量检测电池低电按power键2)显示部分名称型号规格电气特性厂家显示模块I/O状态表：I/O 状态VD0-VD23VCLK VSYNC HSYNC DATA-EN LCD_PWREN /GPG4TOUT0/GPB0TOUCHI/O`软件选择上/下拉I/O作用开显示关显示调节背光点击触摸屏3)声音部分名称型号规格电气特性厂家音频芯片声音模块I/O状态表：I/OI2S I2C Nxback/GPB5状态I/O软件选择上/下拉I/O作用系统发声系统无声／无外部声音输入系统无声／有外部声音输入蓝牙免提通话外部音频输入（倒车后视）关闭喇叭4)GPS接收名称型号规格电气特性厂家芯片组GPS接收模块I/O状态表：RXD1/GPH3 TXD1/GPH2 nXDACK1/GPB7 I/O状态I/O软件选择上/下拉I/O作用开机`sleep关机GPS冷启动5)FM发射名称型号规格电气特性厂家FM发射芯片FM发射模块I/O状态表：I/O状态I2C LEND/GPC0 CLKOUT0/GPH13 I/O软件选择上/下拉I/O作用开FM发射关FM发射FM频率设置6)倒车后视名称型号规格电气特性厂家A V-IN 芯片倒车后视模块I/O状态表：I/O 状态I2C(CLK用EINT18／GPH10)CAM接口nXDREQ1／GPB8nRTS0/GPH9EINT14/GPG6I/O软件选择上/下拉I/O作用有视频输入无视频输入7)蓝牙模块名称型号规格电气特性厂家蓝牙芯片蓝牙模块I/O状态表：I/O状态UART0 nCTS1/GPH10 nRTS1/GPH11I/O软件选择上/下拉I/O作用`开启蓝牙关闭蓝牙8)SD卡接口名称型号规格电气特性厂家SD卡座SD卡接口I/O状态表：SD-DATA SD-CLK SD-CMD SD-WP SD-CD I/O状态I/O软件选择上/下拉I/O作用开启ＳＤ关闭ＳＤSD写保护SD插入9)USB接口名称型号规格电气特性厂家USB接口I/O状态表：I/ODN1/DP1(USB DEVICE) EINT2/GPF2 EINT20/GPG12 状态I/O软件选择上/下拉I/O作用连接电脑断开电脑连接ＤＣ断开ＤＣ10)外部专用接口名称型号规格电气特性厂家外部专用接口I/O状态表：UART3 EINT10/GPG2I/O状态I/O软件选择上/下拉I/O作用开启胎压检测功能`关闭胎压检测功能六、特殊需求七、项目问题列表ＢＯＯＴ版本号：ＯＳ版本号：ＡＰＰ版本号：ＯＳ软件工程师：ＡＰＰ软件工程师：硬件工程师：测试员：表格说明：标A的为严重缺陷；标B的为重缺陷；标C 的为轻缺陷。
硬件电路原理图设计审核思路和方法
硬件电路原理图设计审核思路和方法1、详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求；2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU选型有以下几点要求：a）性价比高；b）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多；c）可扩展性好；3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计，一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，比如440EP就有yosemite开发板和bamboo开发板，我们参考得是yosemite开发板，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU 都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计；4、根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则：a）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险；b）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本；c）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件；d）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件；e）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件；f）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件；g）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚；5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；这是整个原理图设计过程中最关键的部分，我们必须做到以下几点：a）对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计，越难的应该越多，成功参考设计是“前人”的经验和财富，我们理当借鉴吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起点；b）要多向权威请教、学习，但不能迷信权威，因为人人都有认知误差，很难保证对哪怕是最了解的事物总能做出最科学的理解和判断，开发人员一定要在广泛调查、学习和讨论的基础上做出最科学正确的决定；c）如果是参考已有的老产品设计，设计中要留意老产品有哪些遗留问题，这些遗留问题与硬件哪些功能模块相关，在设计这些相关模块时要更加注意推敲，不能机械照抄原来设计，比如我们老产品中的IDE经常出问题，经过仔细斟酌，广泛讨论和参考其他成功设计，发现我们的IDE接口有两个管脚连线方式确实不规范；还有，针对FGPI 通道丢视频同步信号的问题，可以在硬件设计中引出硬件同步信号管脚，以便进一步验证，更好发现问题的本质；6、硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则，这些基本原则要贯彻到整个设计过程，虽然成功的参考设计中也体现了这些原则，但因为我们可能是“拼”出来的原理图，所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图，这些原则包括：a）数字电源和模拟电源分割；b）数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接接机壳地（大地），机壳必须接大地；c）保证系统各模块资源不能冲突，例如：同一I2C总线上的设备地址不能相同，等等；d）阅读系统中所有芯片的手册（一般是设计参考手册），看它们的未用输入管脚是否需要做外部处理，如果需要一定要做相应处理，否则可能引起芯片内部振荡，导致芯片不能正常工作；e）在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发方便，或者以小的硬件设计难度来换取更多方便、可靠、高效的软件设计，这点需要硬件设计人员懂得底层软件开发调试，要求较高；f）功耗问题；g）产品散热问题，可以在功耗和发热较大的芯片增加散热片或风扇，产品机箱也要考虑这个问题，不能把机箱做成保温盒，电路板对“温室”是感冒的；还要考虑产品的安放位置，最好是放在空间比较大，空气流动畅通的位置，有利于热量散发出去；7、硬件原理图设计完成之后，设计人员应该按照以上步骤和要求首先进行自审，自审后要达到有95%以上把握和信心，然后再提交他人审核，其他审核人员同样按照以上要求对原理图进行严格审查，如发现问题要及时进行讨论分析，分析解决过程同样遵循以上原则、步骤；8、只要开发和审核人员都能够严格按以上要求进行电路设计和审查，我们就有理由相信，所有硬件开发人员设计出的电路板一版成功率都会很高的，所以我提出以下几点：a）设计人员自身应该保证原理图的正确性和可靠性，要做到设计即是审核，严格自审，不要把希望寄托在审核人员身上，设计出现的任何问题应由设计人员自己承担，其他审核人员不负连带责任；b）其他审核人员虽然不承担连带责任，也应该按照以上要求进行严格审查，一旦设计出现问题，同样反映了审核人员的水平、作风和态度；c）普通原理图设计，包括老产品升级修改，原则上要求原理图一版成功，最多两版封板，超过两版将进行绩效处罚；d）对于功能复杂，疑点较多的全新设计，原则上要求原理图两版内成功，最多三版封板，超过三版要进行绩效处罚；e）原理图封板标准为：电路板没有任何原理性飞线和其他处理点；9、以上提到原理图设计相关的奖励和处罚具体办法将在广泛调查研究之后制定，征得公司领导同意后发布实施；10、特别说明：a）以上《规范》是我根据自己以前硬件开发和底层驱动开发经验，以及最近对440EP主板原理图、PNX1700编解码PCI卡原理图、VS101A原理图审核发现的问题，并联系老产品中存在的隐患总结出的一些个人想法，其中肯定有很多不对、不足的地方，欢迎大家批评指正、补充完善，本《规范》发布在硬件组工作网页上，硬件组人员可以直接修改补充，修改补充后请注明；b）制定此《规范》的目的和出发点是为了培养硬件开发人员严谨、务实的工作作风和严肃、认真的工作态度，增强他们的责任感和使命感，提高工作效率和开发成功率，保证产品质量；c）希望年轻的硬件开发人员能在磨练中迅速成长起来！。
硬件方案设计
硬件方案设计摘要：硬件方案设计是指在产品开发阶段，对于硬件系统的设计和实现进行规划和细化的过程。
本文将介绍硬件方案设计的步骤，以及其中涉及的关键技术和注意事项。
通过合理的硬件方案设计，可以提高产品的性能和可靠性，降低成本和功耗，并满足用户的需求。
一、引言硬件方案设计是产品开发过程中的重要环节，它涉及到硬件系统的整体架构、电路设计、部件选型以及其他相关内容。
通过合理的硬件方案设计，可以实现产品的功能需求，并满足性能、可靠性、成本和功耗等方面的要求。
二、硬件方案设计的步骤硬件方案设计一般分为以下几个步骤：1. 确定功能需求：根据产品的应用场景和用户需求，明确产品的功能需求，包括输入输出接口、信号处理、数据存储等方面。
2. 硬件系统架构设计：根据功能需求，设计硬件系统的整体架构，包括硬件模块之间的连接和通信方式，以及系统的总体性能和可扩展性等。
3. 电路设计：根据硬件系统架构，设计各个硬件模块的电路，包括传感器、处理器、存储器、通信模块等。
在电路设计过程中，需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力和功耗等方面。
4. 部件选型：根据电路设计，选择适合的电子元器件和部件，包括芯片、电容、电感、晶振等。
在选择部件时，需考虑性能、可靠性、成本以及供应链情况。
5. 硬件原理图设计：根据电路设计和部件选型，绘制硬件原理图，明确各个电子元器件之间的连接关系和电气特性。
6. PCB设计：依据硬件原理图，设计板级电路板（PCB），包括布局、走线、安全间距等。
在PCB设计过程中，需考虑信号完整性、电磁兼容性、散热等因素。
7. 硬件测试和验证：制作样机，进行硬件测试和验证，包括电路功能、性能、稳定性和可靠性等方面。
根据测试结果，及时调整和改进设计。
8. 产品制造和量产：根据硬件方案设计，进行产品制造和量产，并进行质量控制和测试。
确保产品的稳定性和可靠性，并满足市场需求。
三、硬件方案设计的关键技术和注意事项1. 电路设计技术：熟练掌握电路设计软件，对于各种电子元器件的特性和使用方法有深入了解。
硬件工程师设计工作思路和方法
硬件工程师设计工作思路和方法硬件工程师是负责设计和开发各种硬件设备的专业人员。
他们的工作范围涵盖了电子电路设计、电路板布局、元器件选择、硬件测试等多个方面。
在进行硬件设计工作时，硬件工程师需要具备一定的思路和方法，以确保设计出高性能、稳定可靠的硬件设备。
本文将介绍硬件工程师设计工作的思路和方法。
一、明确需求和目标在进行硬件设计工作之前，硬件工程师首先要明确需求和目标。
需求包括硬件设备的功能要求、性能要求、外形尺寸要求等，目标则是指设计出满足需求的硬件设备。
只有明确了需求和目标，硬件工程师才能有针对性地进行设计工作。
二、进行调研和分析在明确需求和目标之后，硬件工程师需要进行调研和分析。
调研可以了解市场上类似产品的特点和优缺点，分析可以深入研究需求和目标的可行性。
通过调研和分析，硬件工程师可以获取设计所需的关键信息，为后续的设计工作提供依据。
三、制定整体架构在进行硬件设计工作之前，硬件工程师需要制定整体架构。
整体架构是指硬件设备各个模块之间的关系以及数据流动的过程。
制定整体架构可以让硬件工程师清晰地了解硬件设备的组成和工作原理，为后续的具体设计提供指导。
四、进行电路设计电路设计是硬件工程师设计工作的核心之一。
在电路设计过程中，硬件工程师需要根据需求和目标选择合适的元器件，并进行电路图的绘制。
电路图绘制完成后，还需要进行模拟和仿真以验证电路设计的正确性。
通过电路设计，硬件工程师可以实现硬件设备的各项功能。
五、进行电路板布局电路板布局是电路设计的重要环节。
在电路板布局中，硬件工程师需要将电路图中的元器件合理地布置在电路板上，并进行连线。
合理的电路板布局可以减少信号干扰、提高电路的稳定性和可靠性。
因此，硬件工程师需要考虑电路板布局的各种因素，如元器件的热量分布、信号传输路径等。
六、元器件选择与采购在进行硬件设计工作的过程中，硬件工程师需要选择合适的元器件，并进行采购。
元器件的选择要基于需求和目标，并考虑到性能、可靠性、成本等因素。
硬件单板详细设计文档模板
硬件单板详细设计文档模板1. 引言在本文档中，将详细地描述硬件单板的设计。
该设计旨在满足特定需求，并确保硬件单板的性能、可靠性和可扩展性。
本文档将提供硬件单板设计的详细信息，包括硬件组件、接口、电源、尺寸等方面的规格。
2. 总体设计2.1 硬件单板功能描述硬件单板的功能和主要特点，包括所需的输入和输出接口。
2.2 系统框图展示硬件单板与其他系统组件之间的连接关系，包括传感器、处理器、内存等。
2.3 总体架构描述硬件单板的整体架构，包括主要模块的布局和互联方式。
3. 硬件组件设计3.1 处理器描述所选用的处理器类型、主频、存储器等硬件规格。
3.2 存储器包括闪存、RAM等存储器组件的详细设计。
3.3 电源系统描述硬件单板所需的电源系统设计，包括电源输入、功率管理等内容。
3.4 接口设计描述与其他组件之间的接口设计，包括输入输出接口、通信接口等。
4. 物理布局设计4.1 尺寸和外观描述硬件单板的尺寸、外壳材料、散热设计等方面的设计。
4.2 微控制器和传感器的连接描述微控制器和传感器之间的物理连接方式和布局。
4.3 硬件板层间堆叠描述不同硬件板层之间的堆叠方式和间隙。
5. 测试计划5.1 功能测试定义硬件单板的功能测试计划，包括各个模块的测试目标和方案。
5.2 性能测试定义硬件单板的性能测试计划，包括各个性能指标的测试方法和要求。
5.3 可靠性测试定义硬件单板的可靠性测试计划，包括温度、湿度、震动等环境条件下的测试方案。
6. 风险分析分析硬件单板设计中的潜在风险，并提供相应的风险缓解措施。
7. 设计验证描述硬件单板设计的验证方法和步骤，包括实验室测试、原型验证等。
8. 结论总结硬件单板的详细设计文档，并强调设计的主要亮点和创新之处。
通过以上的详细设计文档模板，可以清晰地呈现硬件单板的设计思路、规格和验证计划。
这样的设计文档能够为硬件开发人员提供一个明确的指导，确保设计的正确性和完整性。
同时，该文档也可作为后续项目的参考和文档基础，便于团队成员之间的沟通与合作。
硬件外观设计文档
硬件外观设计文档1. 引言本文档旨在描述硬件外观设计方案，包括设计目标、外观要素和设计理念等内容。
通过合理的外观设计，使硬件产品能够吸引消费者的目光，提升产品的美观性和竞争力。
2. 设计目标硬件外观设计的目标是满足用户需求，提供舒适的用户体验，同时与产品功能相匹配。
具体的设计目标如下：•美观性：硬件产品外观应具有独特的设计风格和吸引力，能够吸引用户的目光。
•舒适性：硬件产品应具有人性化设计，提供方便、易于操作和使用的界面和控制设备。
•一致性：硬件产品外观设计应与产品的功能和品牌形象保持一致，形成产品系列化。
•可持续性：硬件产品设计应考虑环境保护和可持续发展的因素，采用可循环利用的材料和生产工艺。
3. 外观要素硬件产品的外观设计包括外观形状、颜色、材质、质感等要素。
在设计过程中，需要综合考虑以下要素：3.1 外观形状外观形状是硬件产品最直观的要素之一，它可以体现产品的功能和特点。
在形状设计上，应注重以下几点：•流线型设计：采用流线型的外观形状，可以增加产品的科技感和动感，提升产品的美观性。
•弧线设计：弧线的设计可以使产品看起来更加柔和、温馨，增加产品的亲和力。
•简约设计：简约的外观形状可以使产品显得大气、时尚，符合现代人的审美观。
3.2 颜色颜色是硬件产品外观设计中的重要要素之一，它与产品的功能和品牌形象密切相关。
在颜色设计上，应注意以下几点：•品牌色彩：应以品牌色彩为主色调，让用户在看到产品时能够迅速联想到品牌。
•环境融合：考虑用户使用硬件产品的场景和环境，选择与环境相协调的颜色。
•对比度：颜色之间的对比度要合适，以便用户能够清晰地看到产品的界面和标识等内容。
3.3 材质材质是硬件产品外观设计中的重要要素之一，它不仅影响产品的触感，还直接关系到产品的质感和品质感。
在材质选择上，应注重以下几点：•高品质材质：选择质量上乘、触感舒适的材质，给用户带来高品质的使用体验。
•环保材质：尽可能选择环保的材质，减少对环境的负面影响。
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步进电机随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。
研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
步进电机是一种能够将电子脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步进电动机。
单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。
多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。
使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转为多相脉冲信号，在经过功率放大后分别送入步进电机各项绕组。
每输入一个脉冲信号，电动机电动机各项的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度，也就是步距角。
正常情况下步进电机转过的总角度和输入的脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。
由于步进电机能直接接受数字量的输入，所以特别适合微机控制。
步进电机的一些特点：1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
2．步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。
在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。
在有负载的情况下，启动频率应更低。
如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。
伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电动机有如下特点：1）步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。
因此，当它转一圈后，没有累计误差，具有良好的跟随性。
2）由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既简单、廉价，又非常可靠，同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
3）步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。
4）速度可在相当宽的范围内平稳调整，低速下仍能获得较大转距，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。
5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，不能直接使用交流电源和直流电源。
6）步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。
国内控制器的研究起步较晚，运动控制技术为一门多学科交叉的技术，是一个以自动控制理论和现代控制理论为基础，包括许多不同学科的技术领域。
如电机技术、电力电子技术、微电子技术、传感器技术、控制理论和微计算机技术等，运动控制技术是这些技术的有机结合体。
总体上来说，国内研究取得很大的进步，但无论从控制器还是从控制软件上来看，与国外相比还是具有一定差距。
在国内，步进电机驱动器是从五十年代开始发展，实际上进入七十年代后才开始有较大进展至今己有较好的基础和一定的规模。
七十年代，我国曾经花费了很大的力量来发展采用步进电动机系统的数控机床。
众所周知，那次的发展很不成功，主要是控制系统的不可靠、不稳定所造成的。
其中，步进电动机的驱动器性能较差、价格昂贵、可靠性低是一个重要的原因。
八十年代末开始在我国发展的经济型机床控制系统，它是一种用单板计算机和步进电机开环系统构成的简易型控制装置。
由于采用了单板机控制，使得控制部件的稳定性、可靠性大为提高，成本下降。
而步进电机及其驱动器仍基本上停留在较低的水平，成为这种系统发展的主要障碍。
电动机的理论、设计和制造技术相对较强，驱动器的发展则是一个薄弱的环节，一方面在我国步进电机的驱动器多采用传统线路结构，性能落后;另一方面还表现在缺乏驱动器专业生产。
目前我国许多厂家已研制生产出步进电机的驱动器，其技术设计基本上是引进国外的专用芯片，且其性能还存在许多不足 (如节能、稳定性等)，与国外产品相比还有一定距离.而对于控制器的研究国内起步较晚，运动控制技术为一门多学科交叉的技术，是一个以自动控制理论和现代控制理论为基础，包括许多不同学科的技术领域。
如电机技术、电力电子技术、微电子技术、传感器技术、控制理论和微计算机技术等，运动控制技术是这些技术的有机结合体。
对于步进电机控制系统，运动控制器就像是它的中枢神经系统，指挥着它的每个动作。
控制器接收相应指令，并根据指令向各进给电机发出控制信号，各个电机的驱动器则将控制信号转变成直接驱动电机的电信号。
开放式运动控制己成为运动控制的发展方向，因此对控制器也有更高的要求。
目前控制系统在实际应用中多采用如下方案之一构成:(1)基于PC和微处理器.由单片机等微处理器为核心部件，加上存储器、编码器信号处理电路以及D/A转换电路等组成控制器，其控制算法的程序固化在存储器中。
而上位机基于 PC的控制系统，由于联动插补算法较复杂，有大量浮点运算，对实时性要求又较高，选用PC来完成粗插补运算和数值运算。
同时可利用丰富的PC软件来改善控制系统的图形显示、动态仿真、编程和诊断功能。
(2)基于微控制器设计的专用集成电路，如美国国家半导体公司生产的LM628,惠普公司的HCPLl100等。
用一个芯片即完成速度曲线规划、PID伺服控制算法、编码器信号的处理等多种功能。
一些需要用户经常更改的参数如电机位置、速度、加速度、PID参数等均在芯片内部的RAM内，可由计算机用指令很方便的修改。
但由于受到运算速度的限制，复杂的控制算法和功能很难实现。
(3)基于PC总线的开放式系统控制器和可编程数字逻辑器件。
可编程器件具有:高性能、高集成度、高灵活性、简化电路等优点。
而现在的奔腾、奔腾II、奔腾III微处理器计算速度和运算能力很强大，以其为基础的控制器已经能同专用的控制器相媲美。
但这个方案采用元器件较多，可靠性低，体积比较大，软件设计工作量较大。
而系统中各个坐标轴电机还需具备位置控制功能，位置控制实时性很强，当控制轴数较多时，任务与插补共用一个 CPU 会导致系统主机负担太重，实时性不易保证，而且故障风险过于集中。
(4)基于数字信号处理器(DSP)型.20世纪90年代以来，随着计算机技术和电子技术的发展，将运算高速、功能强大的数字信号处理器应用于控制器。
许多公司研制了以DSP为微处理器的控制器，这些控制器一般以IPC或兼容机为硬件平台，以DOS或WINDOWS为软件平台，采用开放式开发手段，使用很方便。
美国 Delta TauPMAC一PC 以Data System公司推出的PMAC系列伺服控制器比较有代表性。
Motorola公司的DSP56001为微处理器，主频20/30MHz, 60/40微秒/轴的伺服更新率，36位位置范围，16位DAC输出分辨率，10/15MHz编码计数率，每秒可处理多达500条程序，可以完成直线或圆弧插补，"S曲线”加速和减速，三次轨迹计算、样条计算。
利用DSP强大的运算功能实现1-8轴的多轴实时控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。
本次驱动方案所选用的步进电机是永磁式步进电机。
步进电机主要的技术指标有：1)步距角指每给一个电脉冲信号电动机转子所应转过的角度的理论值。
目前国产商品化步进电机常用步距角为：0.36、0.6、0.72、0.75、0.9、1.2、1.5、1.8、2.25、3.6、4.5度等。
2)齿距角相邻两齿中心线间的夹角，通常定子和转子具有相同的齿距角。
3)失调角失调角是指转子偏离零位的角度。
4)精度步进电机的精度有两种表示方法，一种用步距误差最大值来表示，另一种用步距累计误差最大值来表示。
最大步距误差是指电动机旋转一周内相邻两步之间的最大步距角和理想步距角的差值，用理想步距的百分数表示。
最大累计误差是指任意位置开始经过任意步之间，角位移误差的最大值。
5)转矩步进电机转矩是一个重要的指标。
它又包括定位转矩、静转矩、动转矩。
定位转矩是指在绕组不通电时电磁转矩的最大值。
通常反应式步进电机的定位转矩为零，混合式步进电机有一定的定位转矩。
静转矩是指不改变绕组通电状态，即转子不转时的电磁转矩。
它是绕组电流及失调角的函数。
对应某一失调角时静转矩最大，称为最大静转矩。
动转矩是指转子转动情况下的最大输出转矩值，它与运行频率有关。
在一定频率下，最大静转矩越大，动转矩也越大。
6)响应频率在某一频率范围内步进电机可以任意运行而不会丢失一步，则这一最大频率称为响应频率。
通常用启动频率来作为衡量的指标，它是指在一定负载下直接启动而不失步的极限频率，称为极限启动频率。
7)运行频率指拖动一定负载使频率连续上升时，步进电机能不失步运行的极限频率。
课题的研究意义和目的步进电机可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，这是步进电动机最突出的优点.由其组成的开环系统简单、廉价、可靠。
因此，它被广泛的运用于数控机床、绘图机、计算装置、自动记录仪、工业机器人、无损检测等系统及装置中。
步进电机的性能在很大程度上取决于步进电机控制系统，而步进电机控制系统由步进电机控制器、驱动器、系统软件等几部分组成，控制系统的每一部分对步进电机的运行性能息息相关。
步进电机与它的控制驱动系统是不可分割的两部分，由于步进电机驱动器的不完善，使得步进电机系统表现出一些重大的欠缺;接近工作频率的低频共振，低速运行平稳性较差，高速运行的快速响应能力差、容易失步、效率低、能耗大、发热量大等.从应用的角度来看，严重制约步进电动机的问题就是失步、振荡和较差的矩频特性。