基于单片机步进电机控制系统设计.docx
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基于单片机步进电机控制系统设计
文章编号:
1672}91X（2009）SG000803
基于AT89C51单片机的步进电机控制系统
常喜，姜文龙，准英
（吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000）
摘要:
介绍了基于AT89C51单片机控制步进电机旋转方向、旋转速度的方法，分析了步进电机的结构和工作
原理，并给出系统硬件结构图和软件程序模块.
关键词:
步进电机;AT89C51单片机;控制系统
中图分类号:
TP368.2文献标识码:
A
引言
步进电机是一种利用电磁铁的作用原理将电
脉冲信号转换为线位移或角位移的电机.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.
由于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、位置等数字控制领域中应用日
益广泛.本文应用AT89C51单片机实现了对BY35
型四相步进电机的正反转和加减速的控制，具有硬
件结构简单，易于操作，价格低廉等优点.
步进电机的工作原理
图1是四相反应式步进电机工作原理示意图.
采用单极性直流电源供电，只要对步进电机的各相
绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动.
小的位置，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，则转子按一定方向
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、双四
拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如
图2a,b,c:
所示.
脉冲』月n几几几门月力月月几』们比u钊飞几月比“钊飞nn.J划飞n了L，u、n们山月月月nnn月
月~一JI一丁L一-rl一厂飞J尸t」丁一飞一一J一几
.习〕一口飞一}}U}Z几一一曰尸门
~一」lee~」1一」1~u}u}n一一一厂一1一一~厂门
1门门门门厂门厂〕「-1nr
8.单四拍
b.双四拍
c.八拍
图2步进电机工作时序波形图
硬件电路设计
本文使用的BY35-4801型步进电机是四相
步进电机，工作电压12V，步进角为7.5度，即进
行单四拍工作48个脉冲电机转一周.具体硬件电
路如图3所示，四个控制按键分别与AT89C51
单片机的P1.0,P1.2,P1.4,P1.7引脚相连.当按
下某一按键时，实现电机的正反转翻转、停/转以
及加减速转的功能.单片机的P2口四个引脚输
出具有时序的方波，通过ULN2003达林顿管作
为步进电机的控制信号实现功能.
图1四相步进电机步进示意图
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，转子总是力图转到磁阻最
软件程序模块
软件编程采用C语言实现功能.在主程序中
主要判断是否有键被按下，如果某一按键被按下，
程序跳转到键功能函数，实现该健的相应功能.本
文中步进电机进行的是单四拍旋转.
#inclu<1e“reg51.h"
USN10p3八
fIk'.'.
voidstemswork（）
{ifohangemark）
{if（++、n少3）cnt=0;
吮刃1‘肠口娜
l.月月..，二比
仁二石一一」
g大二
硬件连接结构图
shita
sh;[‘一
x定义管脚x/shitb=P2};
shit
shit
shit
shit
sh;[
（]一
图3
P2D;/
P22;
P23;
start=P117;/x定义停/转键x/
change=P1}2,;/x定义翻转键x/
add=P1}
/关
sub=
intvan=
P17;/
Ox40;/
定义加速转键
定义减速转键
设置初始速度
bitsec，、hange_mark,k_mark;/关
位x/
关/
关/
关/
设置标志
unsignedchar、nt;
voidstepwork）;/x通电时序函数x/
voidkey_}）;/x键功能函数x/
voiddelay）;/x延时函数x/
voidtime0（）interrupt1
{TH0=vari;sec=1;}
main）
{TMOD=1;TRO=0;P2=0;IE=0x82;
change_mark=1;
for};;）
{
else
{if（一一、ntGO）cnt=3;}
if（、二[一=0>
{a=0;b=1;、=0;d=0;}
elseif（、二[==1）
{a=I;b=0;、=0;d=0;}
elseif（、二[==2）
{二0;b=0;、=0;d=1;}
else{二0;b=0;、--1;d=0;}
}
voidkey-（）
{if}!
start!
、hange!
add!
sub）
{if（!
start）TRO=!
TR0;
if（!
、hange）、hange_mark=
change_mark;
if（!
add）
{ifOariGOxfO）vari=varix2;
if（!
speedsub）
{ifOari}0x40）vari=vari/2;}
}
voiddelay（）
{inti,j;for}i=0;K100;i}+）
for}j=0;厂100;）;}
if（sec）{sec=0;stepwork（）;}
if（（!
start!
change!
add!
sub）
&&!
kmark）
{delay（）;
if}!
start!
、hange!
add!
sub）
{k_mark=1;key_（）;}
}
elseif（start&&change&&ad<1&8LSUb）
k_mark一。
;/关无键按下，
按键标志位为0}/
}
结论
本文通过对步进电机的结构及原理介绍，了
解了步进电机的特点及工作方式.文中通过
AT89C51单片机驱动步进电机，实现了步进电机
的正转、反转及转动速度的控制.同时，可以修改
stepwork）函数，实现步进电机的双四拍、八拍
的转动，也可以通过调节变量vari的赋值改变转
速改变方式.
参考文献:
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滨:
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高等教育出版社，
2004.
ControlSystemforSteppingMotorBasedonMCUAT89C51
CHANGXi，JIANGWE”-long,DINGGui-ying
（SchoolofInformationTechnology,JiLinNormalUniversity,Siping136000China）
Abstract:
Thepaperintroducesthesteppingmotorcx>ntrolsystemaboutrotationdirectionandrotation
speedbasedonMCUAT89C51.Itisanalysedthatthesteppingmotorstuctureanditsworkingprinci-
ple,andmoreover,thehardvarestructureandsoftwaremodulesweregiven.
Keywords:
steppingmotor;MCUAT89C51;、ontrolsystem
（上接第7页）
用协议开始前Client与I}DC之间的密钥将TGT
加密回复给Client.此时只有真正的Client才能
利用它与IUDC之间的密钥将加密后的TGT解
密，从而获得TGT.Client利用之前获得的TGT
向I}DC请求其他Service的Ticket，从而通过其
他Servi二的身份鉴别.其中会话密钥可以用来认
证客户机或认证服务器，也可用来为通信双方以
后的通讯提供加密服务，或通过交换独立子会话
密钥为通信双方提供进一步的通信加密服务.
4.5.4SET协议安全电子交易协议SET
（SecureElectronicTransaction）是由美国Visa
和MasterCand两大信用卡组织提出的应用于In-
ternet上的以信用卡为基础的电子支付系统协
议.它采用公钥密码体制和X.509数字证书标
准，主要应用于保障网上购物信息的安全性.由于
SET提供了消费者、商家和银行之间的认证，确
保了交易数据的安全性、完整可靠性和交易的不
可否认性，特别是保证不将消费者银行卡号暴露
给商家等优点，因此它成为了目前公认的信用卡
的网上交易的国际安全标准.
结束语
网络渗透到社会生活的各个方面，我们必须
认清网络的脆弱性和潜在威胁，采取有效措施来
保护网络，由于网络安全技术也是多种多样的，一
般一种技术只能解决一个问题或一个层面的问
题，因此我们应该根据不同的安全性需求综合多
种安全技术定制不同的解决方案，尽可能的构件
一个较完善的信息安全保障系统.
参考文献:
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西安交通大
学出版社，zoos.
尔用入宇刁械系
除入怀仕但十
种将电脉冲信号转换成直
移的控制微电机，其机械
角位移和转速分别与输人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
大范围内进行调速.同时，该电机还能快速起
动、制动、反转和自锁.此外，步进电机易于实
现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字
控制系统.步进电机只需采用最简单的开环控
制就可取得非常高的控制精度，且这种系统不
需要反馈信号，系统硬件实施比较简单。
本文介绍的步进电机驱动控制电路，采用
低价的AT89C52，可直接对步进电机进行控制，
省去了昂贵的专用步进电机控制器，简化了硬
件线路，降低了成本，提高了系统的可靠性。
C一CA一A一…
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