步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是,，它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定,，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定,。它具有高精度的定位、位置及速度控制,、具定位保持力,、動作靈敏、開回路控制不必依賴傳感器定位,、中低速時(shí)具備高轉(zhuǎn)矩,、高信賴性、小型,、高功率等特征,，使其具有廣泛的應(yīng)用。

　　一,、步進(jìn)電機(jī)的工作原理

　　步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu),，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，它的的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作,，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生,。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度,，控制換相順序,，即通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照一定順序分別控制各相的通斷。通過控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量,，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,。控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向,，即給定工作方式正序換相通電,，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，若按反序通電換相,，則電機(jī)就反轉(zhuǎn),。控制步進(jìn)電機(jī)的速度，即給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖,，它就轉(zhuǎn)一步,，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步,，兩個(gè)脈沖的間隔越短,，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。同時(shí)通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,，從而達(dá)到調(diào)速的目的,。

　　二、設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)AT89C51（晶振頻率為12MHZ）對四相六線制步進(jìn)電機(jī)（內(nèi)阻33歐,，步進(jìn)1.8度,，額定電壓12V）進(jìn)行控制。通過I/O口輸出的具有時(shí)序的方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號,，信號經(jīng)過芯片ULN2003驅(qū)動步進(jìn)電機(jī),。ULN2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,，由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成,。ULN2003 的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù),。ULN2003 工作電壓高,，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA,，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓,，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。通過ULN2003構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路,，電路圖如圖1所示,。51的25-28口接ULN2003的1-4輸入端。另外,，用鍵盤來對電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制,，并用數(shù)碼管顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用74LS164作為2位單個(gè)數(shù)碼管的顯示驅(qū)動,。74LS164帶鎖存,，使用串行接法可以節(jié)約I/O口資源。其電路圖如圖2所示,。通過51的TXD和RXD口對CLK和DATA發(fā)送數(shù)據(jù),。

圖1 51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)線路圖

圖2 顯示電路圖

　　三、預(yù)期目標(biāo)

　　將圖1圖2連接起來,，使之實(shí)現(xiàn)：按下啟動鍵,，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，按下加1鍵，速度增加,，按下減1鍵,，速度降低，最高速度為100轉(zhuǎn)/分,，最低速度為25轉(zhuǎn)/分,，按下停止鍵，電機(jī)停轉(zhuǎn),。速度值在數(shù)碼管上顯示出來,。

　　綜合以上選取的方案，總的流程如圖3所示,。

圖3 系統(tǒng)電路流程圖

　　結(jié)束語

　　設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)基本能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo),，經(jīng)過調(diào)試和修改，但還是存在問題,，比如按開關(guān)的時(shí)候會出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，轉(zhuǎn)速有時(shí)比較亂,，顯示有時(shí)也有些不理想,，后面的工作就是在軟件和硬件等方面進(jìn)行修改，以完全達(dá)到預(yù)期目標(biāo),。