步进电机课程设计报告
步进电机实验报告册(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉步进电机的工作原理和特性。
2. 掌握步进电机的驱动方式及其控制方法。
3. 学会使用常用实验设备进行步进电机的调试和测试。
4. 了解步进电机在不同应用场景下的性能表现。
二、实验设备1. 步进电机：选型为双极性四线步进电机，型号为NEMA 17。
2. 驱动器：选型为A4988步进电机驱动器。
3. 控制器：选型为Arduino Uno开发板。
4. 电源：选型为12V 5A直流电源。
5. 连接线、连接器、电阻等实验配件。
三、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机。
它具有以下特点：1. 转动精度高，步距角可调。
2. 响应速度快，控制精度高。
3. 结构简单，易于安装和维护。
4. 工作可靠，寿命长。
步进电机的工作原理是：通过控制驱动器输出脉冲信号，使步进电机内部的线圈依次通电，从而产生步进运动。
四、实验步骤1. 搭建实验电路（1）将步进电机连接到驱动器上，确保电机线序正确。
（2）将驱动器连接到Arduino Uno开发板上，使用连接线连接相应的引脚。
（3）连接电源，确保电源电压与驱动器要求的电压一致。
2. 编写控制程序（1）使用Arduino IDE编写程序，实现步进电机的正转、反转、调速等功能。
（2）通过串口监视器观察程序运行情况，调试程序。
3. 调试步进电机（1）测试步进电机的正转、反转功能，确保电机转动方向正确。
（2）调整步进电机的转速，观察电机运行状态，确保转速可调。
（3）测试步进电机的步距角，确保步进精度。
4. 实验数据分析（1）记录步进电机的正转、反转、调速等性能参数。
（2）分析步进电机的运行状态，评估其性能。
五、实验结果与分析1. 正转、反转测试步进电机正转、反转功能正常，转动方向正确。
2. 调速测试步进电机转速可调，调节范围在1-1000步/秒之间。
3. 步距角测试步进电机的步距角为1.8度，与理论值相符。
4. 实验数据分析步进电机的性能指标符合预期，可满足实验要求。
PLC步进电机课程设计报告
1 课程设计任务与要求1.1 课程设计任务利用PLC构成三相步进电机控制系统，完成主电路的接线，并编写三拍、六拍、单步和连续控制的程序并调试。
1.2 课程设计要求①当钮子开关拨到单步时，必须每按一次起动，电机才能旋转一个角度；②当钮子开关拨到连续时，按一次起动，电机旋转，直到按停止；③当钮子开关拨到三拍时，旋转的角度为3度；④当钮子开关拨到六拍时，旋转的角度为1.5度；⑤当钮子开关拨到正转时，旋转按顺时针旋转；⑥当钮子开关拨到反转时，旋转按逆时针旋转；⑦当单步要转到连续，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)⑧当连续要单步连续，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)⑨当三拍要转到六拍，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)⑩当六拍要转到三拍，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)⑪当正转要转到反转，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)⑫当反转要转到正转，可以通过停止也可以直接转换；(通过编程)2 步进电机的工作原理及其控制要求2.1 设计思路本次设计的是一个三相步进电机控制系统，主要由步进电机及一些其他相关元件设计而成。
本设计采用自顶向上的设计思想。
先确定了系统的格局，再分模块实现发的方案。
首先对步进电机的实际要求进行逻辑抽象，确定这个系统的输入与输出，输入有启动与停止、单步与连续、三拍与六拍、正转与反转，输出有A、B、C三相。
可以通过开关来控制系统的启/停工作，当系统运转时，用开关来控制方向，并使相应的指示灯亮起，同样由开关来选择工作模式。
最后根据思路所设计出来的硬件图设计相适应的软件。
2.2 控制系统的工作原理2.2.1 步进电机的工作原理步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转换成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。
每输入一个脉冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。
步进电机控制课程设计
步进电机控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解步进电机的原理与结构，掌握其工作方式；2. 使学生掌握步进电机控制的基础知识，包括驱动电路的设计与控制算法；3. 引导学生了解步进电机在自动化设备中的应用。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识进行步进电机的选型与安装；2. 培养学生具备编写步进电机控制程序的能力，实现电机的精确控制；3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成步进电机控制系统的搭建与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对步进电机控制技术的兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，能够在小组合作中发挥个人优势；3. 引导学生认识到步进电机控制技术在工业自动化中的重要性，树立科技创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子技术及应用领域的一门实用课程，针对高年级学生，他们在前期已经掌握了电子技术基础知识，具备一定的实践能力。
本课程旨在进一步提高学生的实际操作能力，培养他们解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中明确预期成果。
通过本课程的学习，学生能够将理论知识与实际应用相结合，具备步进电机控制系统的设计与实施能力，为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 步进电机原理与结构：- 步进电机的工作原理- 步进电机的分类及结构特点- 步进电机的性能参数2. 步进电机控制系统基础：- 驱动电路设计与原理- 控制算法原理及应用- 步进电机与控制器接口技术3. 步进电机控制程序编写：- 控制程序设计流程- 编程语言及开发环境选择- 步进电机控制程序实例4. 步进电机控制系统实践：- 步进电机选型与安装- 控制系统硬件连接与调试- 控制程序下载与运行5. 步进电机应用案例分析：- 步进电机在自动化设备中的应用案例- 案例分析与讨论- 创新设计与实践教学内容安排与进度：第一周：步进电机原理与结构学习第二周：步进电机控制系统基础学习第三周：步进电机控制程序编写学习第四周：步进电机控制系统实践操作第五周：步进电机应用案例分析及创新设计教材章节关联：《电子技术与应用》第四章：电机控制技术《自动化控制系统》第三章：步进电机及其控制系统教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，按照教学大纲安排和进度，使学生能够循序渐进地掌握步进电机控制相关知识。
步进电机设计报告
四相步进电机控制学生学号：095021323 学生姓名：张道龙专业班级：电子09-2指导教师：刘燎原目录目录 (II)第1章课程设计的目的和意义 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2课程设计的意义 (1)第二章：步进电机 (2)2.1：步进电机的原理 (2)2.2：四相步进电机 (2)第三章元器件介绍 (3)3.1STC89C52 (3)3.2.1 主要特性 (6)3.2.2 内部结构 (6)3.2.3 外部特性（引脚功能） (6)3.2.4 ULN2003 (6)第四章硬件电路设计 (7)4.1电路图 (7)4.2电机驱动 (8)4.3源程序 (9)4.3实物图 (11)结论 (12)第1章课程设计的目的和意义1.1 课程设计的目的及要求课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。
1、进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能；2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。
4．掌握步进电机控制方法；4．掌握A/D转换原理；6．掌握ADC0809、2003芯片等应用；7．初步掌握用电路图软件绘制电路原理图方法。
要求：1．熟悉A/D转换、数码管动态显示、步进电机控制电路2．熟悉并说明所用芯片功能3．熟悉构成电路的各元件功能4．画出四相步进电机控制电路图5．用硬件四相步进电机电路(用实验板焊接电路)6．技术指标：实现电机启、停、正转、反转、电压调速功能1.2 课程设计的意义1、有利于基础知识的理解通过四相电机的学习，学生进一步理解了单片机的相关基本知识，对于实验室的各种元器件有了更深入的了解，具备了在日常生活中识别相关元器件的能力，2、有利于逻辑思维的锻炼在许多常规学科的日常教学中，我们不难发现这样一个现象，不少学生的思维常常处于混乱的状态。
步进电机控制课程设计报告
（封面）XXXXXXX学院微机原理课程设计实验报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日课题名：步进电机控制一、课题内容和提示：编程提示：（1）步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机做步进式旋转。
调节输入脉冲的频率可改变步进电机的转速。
（2）编写程序使步进电机按正转10圈，反转5圈，再正转10圈，再反转5圈的规律旋转。
（3）调整延时参数，使步进电机的转动速度为每秒5转。
二、报告要求：每秒5转对应的延时参数是多少？，这个数字与微机的速度有什么关系？为什么？三、设计思路：（1）前言：步进电机具有控制简便、定位准确等特点。
随着科学技术的发展,在许多领域将得到广泛的应用。
鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。
以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。
在此基础上提出了双三拍步进电机程序控制的硬件接口电路、程序流程图和汇编程序。
步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。
步进电机的输入信号为脉冲电流,它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位移,因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。
由于步进电机能够直接接受数字信号,而不需数/模转换,所以使用微机控制步进电机显得非常方便。
（2）步进电机有以下优点:(1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制;(2)位置误差不会积累;(3)与数组设备兼容,能够直接接收数字信号;(4)可以快速启停。
（3）步进电机的工作原理：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。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
步进电机课程设计报告书
单片机综合设计实验题目：步进电动机综合控制学院计算机科学与信息工程学院专业年级 2013级自动化三班实验组员指导教师职称日期 2013--12-30目录摘要............................................................................ ..一概述..................................................................1.1 实验目的...................................................................1.2 实验容与要求.....................................................1.3步进电机的介绍................................................1.4研究的思路......................................................... 二硬件设计..............................................2.1 51单片机介绍...................................................2.2 LCD1602液晶显示介绍2.3 uln2003步进电机驱动介绍三相关图像...................................................3.1总电路图.................................................3.2程序流程图..................................................3.2.1控制框图3.2.2流程图四调试结果及分析..........................................五设计总结及心得体会................................................附录【1】系统程序...............................................附录【2】参考文献........................................................【摘要】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本实验利用8051单片机达到控制步进电机的启动、停止、正转、反转、点动、转过指定角度、状态显示和数据指示的目的，使步进电机控制更加灵活。
步进电机课程设计
步进电机控制设计摘要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。
步进电机控制系统以8086作为控制的核心元件，利用8255的C口控制步进电机，同时获取控制转动方向（即正转和反转），A口连接键盘，以选取不同档的移动速度，B口连接LED显示器，以显示当前的速度档，8253作为定时器，提供必要的时钟信号。
本课程设计报告通过步进电机的基本介绍、系统的软硬件设计（包括最小系统介绍、接口电路设计、延时程序设计、步进电机的驱动程序设计等几个主要模块）、完整的汇编语言程序等，我们完成了对步进电机系统的设计，并完成了相应的任务，如正转、反转、显示步数及设定速度等，使我们进一步掌握了汇编语言，也使我们能很好的把书本上的知识与实践相结合，大大提高了我们的动手能力。
关键词：步进电机，脉冲信号，方向控制，时钟信号目录1 绪论 (1)1.1课题描述 (1)1.2步进电机控制工作原理 (1)2 步进电机系统的总体设计 (2)2.1系统设计方框图 (2)2.2方框图的描述 (3)3 步进电机的软件设计 (7)3.1主程序流程图 (7)3.2中断子程序流程图 (7)3.3步进电机系统程序 (7)4 步进电机系统的总原理图及元器件清单 (9)4.1系统总原理图 (9)4.2元器件清单 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)1 绪论1.1 课题描述步进电机将脉冲信号转换成的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,通过改变电脉冲频率,可在大范围内调速,同时,该电机还能快速起动、制动、反转.此外,步进电机易于实现与单片机机或其它数字元件接口,适用于数字控制系统,并可取得较高的控制精度,系统硬件实施比较简单。
这次数控原理的课程设计方案是基于单片机的步进电机运行控制系统。
课程设计步进电机
课程设计步进电机一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握步进电机的基本原理和应用。
通过本课程的学习，学生应能理解步进电机的工作原理，掌握步进电机的选型和应用，并能够进行简单的步进电机控制系统设计。
具体来说，知识目标包括：1.了解步进电机的基本原理和结构。
2.掌握步进电机的选型方法和应用场景。
3.了解步进电机控制系统的组成和设计方法。
技能目标包括：1.能够进行步进电机的选型和参数计算。
2.能够设计和实现简单的步进电机控制系统。
3.能够对步进电机进行故障分析和维修。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心。
2.培养学生勇于尝试和解决问题的精神。
3.培养学生对工程实践的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括步进电机的基本原理、结构和选型方法，步进电机的应用场景和控制系统设计。
具体来说，教学大纲如下：1.步进电机的基本原理和结构：介绍步进电机的工作原理和主要组成部分，包括定子和转子等。
2.步进电机的选型方法：讲解如何根据实际需求进行步进电机的选型，包括电机类型、功率、转速等参数的确定。
3.步进电机的应用场景：介绍步进电机在各种场合中的应用，如机器人、数控机床等。
4.步进电机控制系统的组成和设计方法：讲解步进电机控制系统的组成，包括控制器、驱动器、电源等，以及如何进行控制系统的设计。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过讲授法，教师可以系统地讲解步进电机的基本原理和应用，帮助学生建立扎实的理论基础。
通过讨论法，学生可以积极参与课堂讨论，提高思维能力和解决问题的能力。
通过案例分析法，学生可以了解步进电机在实际应用中的具体情况，提高应用能力。
通过实验法，学生可以亲自动手进行实验，加深对步进电机原理和应用的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
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摘要：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，即给步进电机加一个脉冲信号，步进电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性频率来实现步进电机的调速，并且步进电机没有积累误差。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。
步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。
在本次设计中步进电机的给定速度由电位器通过A/D转换输入。
关键词：步进电机调速单片机 A/D转换器前言把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。
在自动控制装置中作为执行元件。
每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。
步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。
步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。
主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。
如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。
步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。
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。
这种步进电机的应用最为广泛，本次设计使用四相步进电机。
一步进电机介绍1.1 步进电机的概念步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲：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（及步进角）。
我们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；同时我们也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。
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。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
从原理上讲，步进电机是一种低速同步电动机。
1.2 步进电机的特点1. 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，角位移与输入脉冲数严格成正比，没有累计误差，具有良好的跟随性。
2. 步进电机外表不允许较高的温度，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. 步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。
5. 由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常的可靠。
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。
6. 步进电机的动态响应快，易于启停，正反转及变速。
7. 速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。
8. 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。
9. 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的措施。
10. 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。
1.3步进电机的基本参数1.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，然后一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
2.电机的相数产生不同对N、S极磁场的激磁线圈对数 ,即电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。
电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。
在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。
如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
目前应用最广泛的是两相和四相，四相电机一般用作两相，五相的成本较高。
3.固有步距角对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。
θ=360度/（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。
四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。
这个步距角称为电机固有步距角，电机出厂时给出了一个步距角的值 ,它不一定是电机实际工作时的真正步距角，, 真正的步距角和驱动器有关。
现在的步进电机都有细分的驱动器，细分数决定步距角,例如两相的步进电机驱动器为5细分步距角为1.8°/5=0.36°4.保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说5N.M的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为5N.m的步进电机。
5.拍数完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.6.定位转矩电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的），由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有定位转矩。
7.最大静转矩电机在额定静态电作用下（通电），电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩，即定子锁住转子的力矩。
此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。
通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说2N.m 的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。
二四相步进电机工作原理2.1工作原理图2.1 四相步进电机示意图如图2.1所示，步进电机分为转子和定子两部分：1.定子：由硅钢片叠成的，定子上有8大磁极，每2个相对的磁极（Ｎ，S）组成一对，共有4对。
定子齿有四个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
2.转子：由软磁材料制成，其外表面也均匀地分布着小齿,与定子上的小齿相同，并且小齿的大小相同，间距相同。
如图2.1所示，开始时，开关sb接通电源，sa、sc、sd断开，b相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和c、d相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和d、a相绕组磁极产生错齿。
当开关sc接通电源，sb、sa、sd断开时，由于c相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和c相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和a、b相绕组产生错齿，2、5号齿就和a、d相绕组磁极产生错齿。
依次类推，a、b、c、d四相绕组轮流供电，则转子会沿着a、b、c、d方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.2.a、b、c所示：a. 单四拍b. 双四拍 c八拍图2.2步进电机工作时序波形图2.2对齿和错齿图2.3步进电机转子展开图反应式步进电机的动力来源于电磁力，只有电机存在错齿现象才能转动。
在电磁力的作用下，转子被推动到最大磁导率的位置，定子小齿与转子小齿对齐的位置，并处于平衡状态，如图2.3 中的A 相位置，这种现象被称为对齿。
而对于三相步进电机来说，当某一相得磁极处于最大磁导位置时，另外两相必须处于非最大磁导位置，即定子和转子不对齐位置，这种现象被称为错齿。
三硬件电路的设计3.1 单片机的选择本次设计以CPU选用89C5l作为步进电机的控制芯片．89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上．使用方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1.单片机的引脚功能:1）VCC（40）：电源+5V。
2）VSS（20）：接地，也就是GND。
3）XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。