第一章 绪论
1.1 步进电机与其发展
步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉
冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业
自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星
天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领
域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。
步进电机的原始模型起源于 1830 年至 1860 年，1870 年前后开始以控制为目的的尝试，
应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。
1950 年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。
到 20 世纪 60 年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机
应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、
高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、
省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、
需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
1.2 步进电机的发展应用与前景
我国步进电机的研究与制造起始于本世界 50 年代后期，从 50 年代后期到 60 年代后
期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大革
命中开始大量生产和应用步进电机，例如、、、、等各地都有投入生产，而且都在各行业
使用，其中的驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻
辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导
体器件也完全国产化。70 年代初期，步进电机的生产和研究都有所突破，除反映在驱动器
设计方面的长足进步以外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高的水平。70
年代中期至 80 年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。至 80 年代中
期以来，由于步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机与驱动器作为产
品广泛利用。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的
厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目
的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。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，它涉与到机械、电
机、电子与计算机等许多专业知识。
1.3 设备与工作环境
(1) 硬件：AT89C51 单片机一片、28BYJ48 步进电机一台、温度传感器 DS18B20 芯片。
(2) 软件：Windows 操纵系统、Keil C51 软件、Proteus 软件。
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