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摘 要

：步进电机作为一种常用的控制用电机，在应用越来越广泛的背景下，对电机的稳定可靠、控制方便等控制要求不断提高。本设计是基于STC89C52单片机的步进电机控制系统。采用STC89C52单片机为主控制器，ULN2003为步进电机的驱动芯片。本设计分析了STC89C52单片机及四相步进电机的工作原理及其特点，并进行控制系统的硬件电路和软件流程的设计。此步进电机的控制系统操作端为独立式按键，通过用4个按键来对电机的启停、正反转、加减速状态进行控制并通过数码管显示。并且采用Keil4环境编写控制系统的C语言程序，更为简单高效和易读。仿真操作则借助于单片机及步进电机实物。

关键词：STC89C52 ，步进电机，ULN2003驱动

ABSTRACT：This design is based on STC89C52 single chip microcomputer stepping motor control system. ULN2003 driver chip is used as the core to drive the stepper motor. This design indicates the working principle of STC89C52 single chip microcomputer and four-phase stepping motor, and analyzes its characteristics as well as the composition and selection of some hardware. The control system of this stepping motor selects independent keys, and controls the start and stop, forward and reverse rotation, acceleration and deceleration states of the motor with four keys and displays them through digital tube. Considering the legibility and brevity of the program, a simple and efficient Keil4 environment is adopted to write the C language program of the stepper motor control system.

Key words: stc89C52，Stepper motor，ULN2003 driver

目 录

1 绪论 3

1.1 课题研究的背景 3

1.2 国内外研究概括 3

1.3 研究的主要内容 4

2 总体设计 4

2.1 系统功能设计 4

2.2 系统硬件设计 5

2.3 系统软件设计 6

3 控制系统的硬件电路设计 7

3.1 控制系统的组成 7

3.2 核心控制器 7

3.3 电源电路设计 9

3.4 步进电机驱动电路 10

3.5 按键电路 10

3.6 显示电路 11

4 控制系统的软件流程设计 11

4.1 软件设计原则及编程思路 11

4.2 程序设计前期准备 11

4.3 程序流程图 12

5 仿真与调试 17

5.1调试与改进 17

5.2仿真结果 18

总 结 19

参考文献 20

致 谢 21

附录 22

1 绪论

1.1 课题研究的背景

现如今，电动机在大规模工业制造、农业生产、包括日常生活用品中扮演者重要角色。步进电机是最常见的一种控制电机，尤其在要求运行稳定可靠地领域备受青睐。同时更是主流机电一体化的不可缺少的一环, 发展至今，步进电机生产行业已经有稳定的规模，生产技术也达到了较高水平，广泛应用在各种自动化控制系统中。

步进电机在电机类是较为特殊的特种电机，其组成结构简单、运行稳定可靠、控制方便。尤其是步距值不受外界因素的影响、长期运行过程中不会存在误差积累，在实际应用中更为方便。在生活中常用的照相机，工业上的工控机，甚至医疗领域，步进电机的表现不俗。社会的发展对步进电机的控制要求不断提高，那么在对步进电机的控制精度和响应速度性能亟待提高。

尤其在近年来科技迅速发展永磁材料、半导体技术、计算机技术也得到快速发展的行业背景下，更是使得步进电机在众多领域都得到了应用。在应用越来越广泛的情况下，对电机的要求会不断提高，这样就会促进行业在研发及生产技术方面不断提升，进一步在电机的品质及功能方面提升。

采用单片机为控制核心，低成本，小体积，易编程，基于此特点本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统，可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。

1.2 国内外研究概括

步进电机的产生与发展始于国外。步进电机又称脉冲电机，依靠脉冲信号进行稳定的角位移与直线位移，对转子实现控制的过程。依据工作原理分为永磁式、反应式、混合式三种，各具特色。其中以混合式应用最为广泛。国内外对于步进电机的应用主要存在于数控机床、工业机械手、提升装置等领域。

国内步进电机的发展历程较为清晰，具体起始于1958年的少数的高等科研学府中，如清华等，服务于部分科学研究。相比于西方晚了数十年。到了七十年代中期至八十年代中期，此种电机才开始从研发阶段转向为成品发展阶段，之后新品种和高性能电机不断开发。大概发展到2000年的时候，国内对于步进电机的开发已经极为出色，完成各种类型且性能优良的步进电机的开发。但是国内的发展大多处于低端领域，更多应用于生活中的小家电，机电一体化的现代工业中，工业控制用不进电机的研究发展亟待提高。

国外的步进电机多用于生活中的小功率电器，相比于直流电机在工业上的表现，其转动力矩较小，不够经济，国外步进电机的发展由最初永磁式到产生于日本的磁阻式，再到如今性能优良的混合式。

1.3 研究的主要内容

针对步进电机的应用越来越广泛，对电机的稳定可靠、控制方便等控制要求不断提高。本设计的目标是设计出一个单片机控制的步进电机的控制系统。采用单片机控制ULN2003芯片驱动步进电机。按键操作，数码管实时显示按键按下时 对应的电机运行状态。

2 总体设计

此步进电机控制系统，按照系统设计功能的要求，确定系统由五个模块组成：主控制器、电机驱动模块、数码管、按键电路、电源模块。

步进电机控制系统结构框图如图2.1所示

按键控制模块

电机驱动模块

数码显示模块

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