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单片机三相单三拍步进电机

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《单片机原理及应用》

课程设计报告书

课题名称

单片机控制步进电机

姓名

学号

专业

指导教师

机电与控制工程学院

2014 年 5 月 30 日

单片机三相单三拍步进电机

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任务书

单片机控制步进电机

步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一，它可以

在机械结构中把丝杠的角度变成直线位移，也可以用它带动螺旋电位

器，调节电压和电流，从而实现对执行机构的控制。在数字控制系统

中，由于它可以直接接受计算机输出的数字信号，而不需要进行 D/A

转换，所以使用起来十分方便。步进电机具有快速的启停能力和精度

高的显著特点，在定位场合得到了广泛的应用。

步进电机实际上是一个数字/角度转换器，也是一个串行的数/模

转换器。因此，需把并行的二进制转换成串行的脉冲序列，并实现方

向控制。每当步进电机脉冲输入线上得到一个脉冲，它便沿着特定的

方向走一步。

设计要求：

采用单片机来控制一个三相单三拍的步进电机工作。步进电机的

旋转方向由正反转控制信号来控制。步进电机的步数由键盘输入，可

输入的步数分别为 3，6，9，12，15，18，21，24，27 步。并且键盘

具有键盘锁的功能，当键盘上锁的时候，步进电机是不接受输入步数

的，也不会运转。只有当键盘锁打开并输入步数的时候，步进电机才

开始工作。电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。当电机在运

转的过程当中，如果过热，则电机停止运转，同时红色指示灯亮.，

同时警报响。

单片机三相单三拍步进电机

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1、绪论…………………………………………………………4

2、方案论证（规划、选定）…………………………………7

3、方案说明（设计）…………………………………………7

4、硬件方案设计………………………………………………8

5、软件方案设计………………………………………………12

6、调试…………………………………………………………13

7、技术小结（结束语）………………………………………14

8、参考文献……………………………………………………15

9、附录（源程序代码、电路图等）…………………………16

单片机三相单三拍步进电机

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1. 绪论

1.1 步进电机是用电脉冲信号控制，以实现对生产过程或设备的数

字控制，它是过程控制中一种十分重要和常用的功率执行器件，它可

以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器或

角位移发生器等，近年来由于计算机应用技术的迅速发展，步进电机

常常和计算机一起组成高精度的数字控制系统。由于它是由数字脉冲

控制，因此非常适合于用单片机控制，本设计便是在此基础上，

AT89C51 型单片机为核心，并结合外围电路以步进电机为控制对象的

控制系统。

1.2 单片机控制步进电机原理

步进电机的不同驱动方式，都是在工作时，脉冲信号按一定顺序轮

流加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态。由于通电顺序不同，

其运行方式有三相单三相拍、三相双三拍和三相单、双六拍三种（注

意：上面“三相单三拍”中的“三相”指定子有三相绕组；“拍”是

指定子绕组改变一次通电方式；“三拍”表示通电三次完成一个循环。

“三相双三拍”中的“双”是指同时有两相绕组通电）。

1.2.1 三相单三拍运行方式：下页图所示为反应式步进电动机工

作原理图，若通过脉冲分配器输出的第一个脉冲使 A 相绕组通电，

B,C 相绕组不通电，在 A 相绕组通电后产生的磁场将使转子上产生反

应转矩，转子的 1、3 齿将与定子磁极对齐，如果图（a）所示。第二

个脉冲到来，使 B 相绕组通电，而 A、C 相绕组不通电；B 相绕组产

单片机三相单三拍步进电机

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生的磁场将使转子的 2、4 齿与 B 相磁极对齐，如图（b）所示，与

图（a）相比，转子逆时针方向转动了一个角度。第三个脉冲到来后，

是 C 相绕组通电，而 A、B 相不通电，这时转子的 1、3 齿会与 C 组对

齐，转子的位置如图（c)所示，与图（b)比较，又逆时针转过了一个

角度。

图 1.1 反应式步进电机工作原理图

当脉冲不断到来时，通过分配器使定子的绕组按着 A 相--B 相

--C 相--A 相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机的转子

就连续不停地一步步的逆时针方向转动。如果改变步进电动机的转

动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改为 A 相--C 相--B 相--A 相，

转子转动方向即改为顺时针方向。

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